JP2013507738A - Actinic or electron beam curable electrode binder and electrode comprising the same - Google Patents

Actinic or electron beam curable electrode binder and electrode comprising the same Download PDF

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Abstract

電極の製造方法であって、電極結合剤ポリマーを電子線(EB)または化学線により硬化させるステップを含む方法を提供する。また、化学線または電子線硬化型化学前駆体を電極固体粒子と混合して混合物を調製するステップと、前記混合物を電極集電体上に塗布するステップと、前記集電体に塗布して前記混合物を化学線または電子線に曝露して硬化させ、それにより前記電極固体材料を集電体に結合させるステップとを含む方法も開示される。また、リチウムイオン電池、電気二重層コンデンサ、及びそれらを構成する成分も提供される。
【選択図】図1
A method of manufacturing an electrode is provided that includes curing an electrode binder polymer by electron beam (EB) or actinic radiation. A step of mixing actinic radiation or electron beam curable chemical precursor with electrode solid particles to prepare a mixture; a step of applying the mixture onto an electrode current collector; Exposing the mixture to actinic or electron beam to cure, thereby bonding the electrode solid material to a current collector. Also provided are lithium ion batteries, electric double layer capacitors, and the components that make them.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、アルカリイオン二次(充電式)電池に使用可能な電極の技術分野に関し、特に、リチウムイオン二次電池、電気二重層コンデンサ及びそれらの製造方法の技術分野に関する。   The present invention relates to the technical field of electrodes that can be used in alkaline ion secondary (rechargeable) batteries, and more particularly to the technical field of lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors, and methods of manufacturing the same.

電池や電気二重層コンデンサ(EDLC)などの電気化学的デバイスは、携帯機器の電源や自動車の補助電源などへの使用に非常に優れていることが知られている。例えば、リチウムイオン電池は、携帯電話、携帯音楽プレイヤー、携帯コンピュータなどの携帯用電子機器に使用される最も人気のある電池の種類の1つである。リチウムイオン電池は、エネルギー対重量比が非常に高く、メモリ効果は生じなく、かつ未使用時における充電電気の放電は緩やかである。また、リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高いため、軍事、電気自動車、航空宇宙の用途でも人気が高まっている。   It is known that an electrochemical device such as a battery or an electric double layer capacitor (EDLC) is very excellent for use in a power source of a portable device or an auxiliary power source of an automobile. For example, lithium ion batteries are one of the most popular types of batteries used in portable electronic devices such as cell phones, portable music players, and portable computers. Lithium ion batteries have a very high energy-to-weight ratio, do not produce a memory effect, and discharge the charging electricity when not in use. Lithium ion batteries are also gaining popularity in military, electric and aerospace applications due to their high energy density.

リチウムイオン電池の基本作動単位は電気化学セルである。電気化学セルは、電解質によって互いに離間及び接続される一対の電極(アノードとカソード)を含んでいる。アノードは一般的に、銅などの導電性材料の薄い金属シート(アノード集電体と呼ばれる)であり、固体のアノード材料粒子がコーティングされている。前記固体粒子は、一般的には結合性及び硬さを保持しかつ使用中に膨張したり分解したりすることがないポリマーである結合剤によって前記アノード集電体に結合されるか、または前記粒子同士が互いに結合される。一般的なアノード粒子には、炭素(一般的にはグラファイト)またはシリコン系材料が含まれる。集電体にコーティングされる前記アノード材料の粒径は、公称径で数ナノメートルから数ミクロンの範囲である。   The basic operating unit of a lithium ion battery is an electrochemical cell. The electrochemical cell includes a pair of electrodes (anode and cathode) that are spaced apart and connected to each other by an electrolyte. The anode is typically a thin metal sheet of conductive material such as copper (called an anode current collector), which is coated with solid anode material particles. The solid particles are generally bound to the anode current collector by a binder, which is a polymer that generally retains binding and hardness and does not swell or decompose during use, or The particles are bonded together. Common anode particles include carbon (typically graphite) or silicon-based materials. The particle size of the anode material coated on the current collector ranges from a few nanometers to a few microns in nominal diameter.

リチウムイオン電池の電解質は、液体、固体またはゲルであり得る。液体電解質の場合、アノードをカソードから分離するためにセパレータが用いられる。一般的なセパレータは薄い多孔性ポリマーシートである。前記ポリマーの空隙に電解質が充填される。一般的な液体電解質は、有機カーボネートの混合物であり、そのようなものとしては、リチウムイオンの複合体を含んでいるアルキルカーボネートなどがある。前記リチウムイオン複合体は一般的に非配位アニオン塩であり、そのようなものとしては、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、ヘキサヘキサフルオロひ酸リチウム一水和物(LiAsF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、テトラフルオロほう酸リチウム(LiBF)、及びリチウムトリフラート(LiCFSO)などがある。一般的な固体電解質はポリマーである。様々な材料がゲル電解質として使用可能である。前記電解質は、アノード及びカソード間の電圧に耐えることができるようにデザインされており、可燃性の危険を伴うことなく、リチウムイオンの高い移動性を提供することができる。 The electrolyte of a lithium ion battery can be a liquid, a solid or a gel. In the case of a liquid electrolyte, a separator is used to separate the anode from the cathode. A common separator is a thin porous polymer sheet. The polymer voids are filled with an electrolyte. A common liquid electrolyte is a mixture of organic carbonates, such as alkyl carbonates containing lithium ion complexes. The lithium ion complex is generally a non-coordinating anion salt, such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium hexahexafluorolithium arsenate monohydrate (LiAsF 6 ), Examples include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), and lithium triflate (LiCF 3 SO 3 ). A common solid electrolyte is a polymer. Various materials can be used as the gel electrolyte. The electrolyte is designed to withstand the voltage between the anode and cathode and can provide high mobility of lithium ions without the risk of flammability.

リチウムイオン電池に一般的に用いられるカソードは、例えばアルミニウムなどの導電性材料の薄い金属シート(カソード集電体と呼ばれる)を含み、固体のカソード粒子でコーティングされる。カソード固体粒子は、固体ポリペプチド結合剤によって前記カソード集電体に結合されるか、または前記粒子同士が互いに結合される。前記固体ポリペプチド結合剤は一般的に、結合性及び硬さを保持し、かつ使用中に膨張したり分解したりすることがないように作製されたポリマーである。一般的なカソード材料には、リチウム、コバルト、マグネシウム、ニッケルまたはバナジウムの酸化物や、他のリチウム化合物(例えばリン酸鉄リチウム)などの金属酸化物の粒子が含まれる。カソード材料は、多くの場合、導電性を向上させるために小量の炭素(アノードに含まれる炭素ほどグラファイト状ではないが)を含む。集電体上にコーティングされるカソード材料の粒径は、公称径で数ナノメートルから数ミクロンの範囲である。   Cathodes commonly used in lithium ion batteries include a thin metal sheet (referred to as a cathode current collector) of a conductive material, such as aluminum, and are coated with solid cathode particles. The cathode solid particles are bound to the cathode current collector by a solid polypeptide binder or the particles are bound to each other. The solid polypeptide binder is generally a polymer made to retain binding and hardness and not swell or degrade during use. Common cathode materials include particles of metal oxides such as oxides of lithium, cobalt, magnesium, nickel or vanadium, and other lithium compounds (eg, lithium iron phosphate). The cathode material often contains a small amount of carbon (although not as graphitic as the carbon contained in the anode) to improve conductivity. The particle size of the cathode material coated on the current collector ranges from a few nanometers to a few microns in nominal diameter.

スーパーキャパシタまたはウルトラキャパシタとも呼ばれるEDLCは、従来のキャパシタと比較して非常に高いエネルギー密度を有する電気化学キャパシタである。EDLCは、介在物質により隔てられた、同一構造の2つの電極を含む。前記分離介在物質は、前記2つの電極層を非常に小さい物理的距離(ナノメーメートル単位)で隔てるにも関わらず、効果的な電荷分離を提供する。EDLCの電極は、集電体、一般的にリチウムイオン電池のカソードの集電体と同様の集電体(例えばアルミニウム)を用いる。エネルギー貯蔵密度を高めるために、多孔性材料、一般的にグラファイトまたは活性炭などの粒状炭素が、結合剤によって集電体の表面に塗布される。前記結合剤は一般的に、結合性及び硬さを保持し、かつ使用中に膨張したり分解したりすることがないように作製されたポリマーである。炭素の粒径は一般的に、公称径で数ナノメートルから数ミクロンの範囲である。その後、電極カーボンの孔に、介在物質、すなわち液体またはゲルの電解質が充填される。一般的な液体電解質は、選択されたリチウム塩を含むことができる有機アルキルカーボネートである。   EDLC, also called supercapacitor or ultracapacitor, is an electrochemical capacitor that has a very high energy density compared to conventional capacitors. An EDLC includes two electrodes of the same structure separated by an intervening material. The separation mediator provides effective charge separation despite separating the two electrode layers by a very small physical distance (in nanometers). As the electrode of the EDLC, a current collector (for example, aluminum) similar to the current collector of the cathode of a lithium ion battery is generally used. To increase the energy storage density, a porous material, typically granular carbon such as graphite or activated carbon, is applied to the surface of the current collector by a binder. The binder is generally a polymer made to retain its bondability and hardness and not swell or decompose during use. Carbon particle size generally ranges from a few nanometers to a few microns in nominal diameter. Thereafter, the pores of the electrode carbon are filled with an intervening substance, that is, a liquid or gel electrolyte. A common liquid electrolyte is an organic alkyl carbonate that can include a selected lithium salt.

リチウムイオン電池またはEDLCに用いられる電極の一般的な作製方法は下記の通りである。
(1)ポリマー結合剤を溶媒で溶解させ、電極固体粒子との混合後に集電体に塗布するのに適切な粘度を有する溶液を調製する。
(2)前記低粘度結合剤溶液を、約20〜80重量%、とりわけ約50重量%の溶媒で前記電極固体粒子と混合し、ペーストを形成する。
(3)従来のコーティング技術を用いて前記ペーストを集電体上にコーティングし、薄層(一般的に10ないし200ミクロン)を形成する。
(4)コーティングされた集電体を熱乾燥オーブンに入れ、前記溶媒の蒸発除去及び前記結合剤ポリマーの硬化を行う。
(5)このようにして作製した電極集電体を、狭い隙間(例えば5〜200ミクロン)で互いに離間された一対の回転ローラの間に通して、集電体コーティングを所定の厚さに圧縮する。
(6)一般的には、電極集電体の両面をアノード/カソード粒子でコーティングし、上述したステップで処理する。
The general production method of the electrode used for a lithium ion battery or EDLC is as follows.
(1) A polymer binder is dissolved in a solvent, and a solution having a viscosity suitable for application to a current collector after mixing with electrode solid particles is prepared.
(2) The low-viscosity binder solution is mixed with the electrode solid particles in a solvent of about 20 to 80% by weight, particularly about 50% by weight, to form a paste.
(3) The paste is coated on the current collector using a conventional coating technique to form a thin layer (generally 10 to 200 microns).
(4) The coated current collector is put in a heat drying oven to evaporate and remove the solvent and cure the binder polymer.
(5) The electrode current collector thus produced is passed between a pair of rotating rollers separated from each other by a narrow gap (for example, 5 to 200 microns), and the current collector coating is compressed to a predetermined thickness. To do.
(6) In general, both sides of the electrode current collector are coated with anode / cathode particles and treated in the steps described above.

電極の製造に関する上述の従来技術には、製造コストに直接的に影響するいくつかの問題点がある。そのような問題点には、これらに限定しないが、次のものがある。
(a)ポリマー結合剤を溶解させるのに用いられる溶媒を蒸発させなければならないので、大きな熱エネルギー入力が必要となる。
(b)熱乾燥に関連するエネルギー効率が非常に悪い。
(c)蒸発させた溶媒を回収し、廃棄するかまたは再利用する必要がある。
(d)ポリマー結合剤を乾燥させるのに必要なオーブンが大きな作業スペースを占めるので、大きな資本コストがかかる。
(e)乾燥オーブン内でポリマー結合剤を乾燥させるの時間がかかるため、前記電極の製造に要する時間が長くなる。
The above-described prior art relating to the manufacture of electrodes has several problems that directly affect manufacturing costs. Such problems include, but are not limited to:
(A) A large heat energy input is required because the solvent used to dissolve the polymer binder must be evaporated.
(B) The energy efficiency associated with heat drying is very poor.
(C) The evaporated solvent needs to be recovered and discarded or reused.
(D) A large capital cost is required because the oven required to dry the polymer binder occupies a large work space.
(E) Since it takes time to dry the polymer binder in the drying oven, the time required for manufacturing the electrode becomes longer.

したがって、当該技術分野では、電極を作製するための改良された材料と方法が求められている。例えば、リチウムイオン電池のカソード及びアノードやEDLC電極に用いられる改良された結合剤は、非常に有用になるであろう。   Accordingly, there is a need in the art for improved materials and methods for making electrodes. For example, improved binders used in cathodes and anodes of lithium ion batteries and EDLC electrodes would be very useful.

米国特許第4,218,349号明細書U.S. Pat.No. 4,218,349 米国特許第5,300,569号明細書U.S. Pat.No. 5,300,569

一実施形態によれば、本発明は、集電体(電流コレクタ)と、該集電体に結合された架橋化ポリマー層とを含む電極を提供する。前記ポリマー層は、ゴムポリマーから形成された架橋化マトリクスを含む。前記ゴムポリマーには、例えば、イソプレン、ブタジエン、シクロペンタジエン、エチリデンノルボルネンまたはビニルノルボルネンのモノマー単位、あるいはそれらの組み合わせが含まれる。有利なことに、前記架橋化マトリクスは、化学線または電子線硬化により形成することができる。そのために、前記架橋化マトリクスは、前記架橋化ゴムポリマーと共有結合させた化学線/電子線反応硬化型架橋剤を含む。   According to one embodiment, the present invention provides an electrode comprising a current collector (current collector) and a cross-linked polymer layer bonded to the current collector. The polymer layer includes a cross-linked matrix formed from a rubber polymer. Examples of the rubber polymer include monomer units of isoprene, butadiene, cyclopentadiene, ethylidene norbornene, or vinyl norbornene, or combinations thereof. Advantageously, the cross-linked matrix can be formed by actinic or electron beam curing. For this purpose, the crosslinked matrix includes an actinic / electron beam reaction curable crosslinking agent covalently bonded to the crosslinked rubber polymer.

前記架橋化ポリマー層は、粒状物質をさらに含む。前記粒状物質は、グラフェン、活性炭、グラファイト、低硫黄グラファイト、カーボンナノチューブ、またはそれらの組み合わせなどの炭素であり得る。前記架橋化ポリマー層は、金属酸化物塩やリチウム化合物などの粒状物質を含み得る。   The cross-linked polymer layer further includes a particulate material. The particulate material may be carbon such as graphene, activated carbon, graphite, low sulfur graphite, carbon nanotubes, or combinations thereof. The cross-linked polymer layer may include a particulate material such as a metal oxide salt or a lithium compound.

随意的に、本発明の電極に隣接して、第2の電極、セパレータ、電解質層などの追加的な層を設けることができる。例えば、電池(例えばリチウムイオン電池)または電気二重層コンデンサ(EDLC)において、本発明の電極に隣接して別の電極を配置することができる。   Optionally, additional layers such as a second electrode, separator, electrolyte layer, etc. can be provided adjacent to the electrode of the present invention. For example, in a battery (eg, a lithium ion battery) or an electric double layer capacitor (EDLC), another electrode can be disposed adjacent to the electrode of the present invention.

また、本発明は、電極の作製方法を提供する。例えば、本発明の方法は、結合剤コーティング組成物を電極粒状物質と混合して混合物を調製するステップを含む。前記結合剤コーティング組成物は、官能化ゴムポリマーを含む。加えて、前記結合剤コーティング組成物は、化学線または電子線に曝露したときに共有結合を形成することができる架橋剤を含む。前記結合剤コーティング組成物は、コーティング層を形成することができるように、約20パスカル秒未満の溶融粘度を有する。   The present invention also provides a method for manufacturing an electrode. For example, the method of the present invention includes the step of mixing the binder coating composition with the electrode particulate material to prepare a mixture. The binder coating composition includes a functionalized rubber polymer. In addition, the binder coating composition includes a cross-linking agent that can form a covalent bond when exposed to actinic or electron beams. The binder coating composition has a melt viscosity of less than about 20 Pascal seconds so that a coating layer can be formed.

本発明の方法はまた、前記混合物を集電体の表面に塗布して混合物層を形成するステップと、前記混合物層を化学線または電子線に曝露し、それにより前記官能化ゴムポリマーを架橋結合させるステップとをさらに含む。   The method of the present invention also includes applying the mixture to a surface of a current collector to form a mixture layer, and exposing the mixture layer to actinic or electron beams, thereby cross-linking the functionalized rubber polymer. Further comprising the step of:

前記結合剤コーティング組成物は、反応性希釈剤、湿潤剤または光開始剤などの追加的な物質をさらに含み得る。一実施形態では、前記架橋剤は希釈剤としての役割も果たす。   The binder coating composition may further comprise additional materials such as reactive diluents, wetting agents or photoinitiators. In one embodiment, the cross-linking agent also serves as a diluent.

本明細書に開示した電極製造工程の一実施形態の平面図である。It is a top view of one embodiment of an electrode manufacturing process indicated in this specification. 本明細書に開示した電極製造工程の別の実施形態の平面図である。It is a top view of another embodiment of an electrode manufacturing process indicated by this specification. 本発明の一実施形態によるリチウムイオン電気化学セルの断面図である。1 is a cross-sectional view of a lithium ion electrochemical cell according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるEDLCの断面図である。1 is a cross-sectional view of an EDLC according to an embodiment of the present invention. 本発明に従って作製された電気化学セル初期充電及び放電曲線である。2 is an electrochemical cell initial charge and discharge curve made in accordance with the present invention. 本発明に従って作製された電気化学セル初期充電及び放電曲線である。2 is an electrochemical cell initial charge and discharge curve made in accordance with the present invention. 本発明に従って作製された電気化学セル初期充電及び放電曲線である。2 is an electrochemical cell initial charge and discharge curve made in accordance with the present invention.

以下、本発明の様々な実施形態について詳細に説明し、1若しくはそれよりも多い実施例を以下に示す。各実施例は、説明のために与えられるものであり、本発明を限定するためのものではない。事実、様々な変更及び変形を、本発明の範囲及び要旨から逸脱することなく本発明に対して行うことができることは、当業者には明らかであろう。例えば、或る実施形態の一部として説明または図示された特徴を別の実施形態に適用することにより、さらなる別の実施形態を生成することができる。したがって、本発明は、このような変更及び変形を包含することを意図している。   Various embodiments of the invention are described in detail below, and one or more examples are given below. Each example is provided by way of explanation and not as a limitation of the present invention. In fact, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. For example, still other embodiments can be generated by applying features described or illustrated as part of one embodiment to another embodiment. Accordingly, the present invention is intended to encompass such modifications and variations.

一般に、本発明は、上述したコストのかかるオーブン乾燥または溶媒処理を必要としない電極の製造方法及び、該電極を組み込んだリチウムイオン電池やEDLCなどの製品に関する。より具体的には、本発明の電極は、化学線または電子線(EB)により硬化させることができるポリマー結合剤を含有する。本明細書で用いられる化学線なる用語は、光化学効果をもたらすことができる電磁光線を指すことを意図する。例えば、本発明のポリマー結合剤は、紫外(UV)スペクトルまたは可視スペクトルの化学線により硬化させることができる。本発明は、化学線またはEBにより硬化させることができる化学的前駆体を固体粒子と混合して調製した混合物を電極の集電体(電流コレクタ)に塗布した後、前記ポリマーを共有結合的架橋させて硬化させるために前記混合物がコーティングされた集電体を適切な光線に曝露し、それにより前記粒子を互いにあるいは前記架橋化ポリマーマトリクスに結合させ、また、前記電極物質を前記集電体に結合させる方法を提供する。   In general, the present invention relates to a method of manufacturing an electrode that does not require the costly oven drying or solvent treatment described above, and products such as lithium ion batteries and EDLCs incorporating the electrode. More specifically, the electrode of the present invention contains a polymer binder that can be cured by actinic radiation or electron beam (EB). The term actinic radiation as used herein is intended to refer to electromagnetic radiation that can produce a photochemical effect. For example, the polymer binders of the present invention can be cured by actinic radiation in the ultraviolet (UV) spectrum or visible spectrum. The present invention applies a mixture prepared by mixing a chemical precursor that can be cured by actinic radiation or EB with solid particles to a current collector of an electrode, and then covalently crosslinks the polymer. Exposing the mixture-coated current collector to a suitable light beam for curing, thereby bonding the particles to each other or to the cross-linked polymer matrix, and to attach the electrode material to the current collector. Provide a method of bonding.

今まで、従来のUV/EB硬化型結合剤樹脂は、電極の製造に成功的に使用されていなかった。一般的に、その理由は、電極の作動状態において存在する過酷な状況(例えば、リチウムイオン電池の加熱または腐食性)のためだと考えられている。従来の結合剤樹脂の大多数は、金属への結合性や、例えば電極材料に対する耐化学性が弱かった。   Until now, conventional UV / EB curable binder resins have not been successfully used in the manufacture of electrodes. In general, the reason is believed to be due to the harsh conditions that exist in the operating state of the electrode (eg, heating or corrosiveness of lithium ion batteries). The majority of conventional binder resins have poor bondability to metals and, for example, chemical resistance to electrode materials.

本発明では、EB及び/または化学線により硬化させることができ、電極の製造において結合剤として用いることができる官能化ポリマーを提供する。本発明のポリマー材料は、集電体(例えば、銅またはアルミニウム)への良好な結合性を示し、かつ電池及びEDLCの両方において存在する過酷な作動状況や電極材料に対して必要とされる耐性を提供する。   The present invention provides a functionalized polymer that can be cured by EB and / or actinic radiation and used as a binder in the manufacture of electrodes. The polymeric material of the present invention exhibits good binding to current collectors (eg, copper or aluminum) and the required resistance to harsh operating conditions and electrode materials that exist in both batteries and EDLCs I will provide a.

一実施形態では、官能化ポリマーは、ゴムポリマーをベースにして作製される。本発明での使用に適する例示的なゴムには、官能化されたポリイソプレン及び/またはポリブタジエンゴムが含まれる。引用により本明細書に援用される米国特許第4,218,349号(特許文献1)には、本発明での使用に適し得るポリイソプレン系ゴム組成物及びその作製方法が記載されている。また、引用により本明細書に援用される米国特許第5,300,569号(特許文献2)には、本発明での使用に適し得るポリブタジエン系ゴム組成物及びその製造方法が記載されている。なお、本発明の結合剤は、イソプレン及び/またはブタジエンポリマーのみを含有するゴム組成物には限定されない。本発明の結合剤の作製に使用され得る、官能化ゴムオリゴマーまたはポリマーには、イソプレン、ブタジエン、シクロペンタジエン、エチリデンノルボルネンまたはビニルノルボルネンモノマー単位のうちの少なくとも1つ、あるいはそれらの組み合わせが含まれ得る。   In one embodiment, the functionalized polymer is made based on a rubber polymer. Exemplary rubbers suitable for use in the present invention include functionalized polyisoprene and / or polybutadiene rubbers. U.S. Pat. No. 4,218,349, which is incorporated herein by reference, describes a polyisoprene rubber composition that can be suitable for use in the present invention and a method of making the same. In addition, US Pat. No. 5,300,569 (Patent Document 2), which is incorporated herein by reference, describes a polybutadiene rubber composition that can be used in the present invention and a method for producing the same. The binder of the present invention is not limited to a rubber composition containing only isoprene and / or butadiene polymer. Functionalized rubber oligomers or polymers that can be used to make the binders of the invention can include at least one of isoprene, butadiene, cyclopentadiene, ethylidene norbornene or vinyl norbornene monomer units, or combinations thereof. .

ゴムポリマーまたはオリゴマーは、金属への結合性及び/またはEB/化学線架橋結合による硬化性を向上させる反応基を含めるために官能化される。例えば、電子線または化学線(紫外線)への曝露により硬化する、カルボキシ、アクリル、ビニル、ビニルエーテルまたはエポキシ官能化されたポリイソプレン及び/またはポリブチレンゴムを使用することができる。例示的な官能化ポリマーとしては、例えば、ニュージャージー州ハイツタウン所在のエレメンティス社(Elementis)から市販されているIsolene(登録商標)樹脂、コネチカット州ミドルベリ所在のケムチュラ社(Chemtura)から市販されているTrilene(登録商標)樹脂、テキサス州パサディナ所在のクラレ社(Kuraray Co.)から市販されている液状イソプレンゴム(LIR)、ペンシルベニア州エクストン所在のサートマー社(Sartomer Co.)から市販されているKraysol(登録商標)、Ricon(登録商標)、Riacryl(登録商標)及びPolybd(登録商標)樹脂などの液状ブタジエンゴム(LBR)、またはニューヨーク州ニューヨーク所在のサン・エステルズ社(San Esters)から市販されているBAC樹脂がある。   The rubber polymer or oligomer is functionalized to include reactive groups that improve the bondability to the metal and / or curability via EB / Actinic radiation crosslinking. For example, carboxy, acrylic, vinyl, vinyl ether or epoxy functionalized polyisoprene and / or polybutylene rubbers that cure upon exposure to electron or actinic radiation (ultraviolet rays) can be used. Exemplary functionalized polymers include, for example, Isolene® resin commercially available from Elementis, Heightstown, NJ, and commercially available from Chemtura, Middlebury, Connecticut. Trilene® resin, liquid isoprene rubber (LIR) commercially available from Kuraray Co., Pasadena, Texas, Kraysol (Sartomer Co., commercially available from Sartomer Co., Exton, Pa.) Commercially available from liquid butadiene rubber (LBR), such as registered trademark), Ricon®, Riacryl® and Polybd® resin, or San Esters, New York, NY There is BAC resin.

一実施形態では、本発明の結合剤は、1若しくは複数の反応性官能基が結合したイソプレンバックボーンを有する。このような結合剤は、例えばリチウムイオン電池に有用なカソードまたはアノード電極などの電極を形成する際のポリマー結合剤として優れた結果を示すことが分かった。一実施形態では、好適な結合剤には、下記の化学式で表される、カルボキシル化メタアクリル化イソプレンバックボーンが含まれる。   In one embodiment, the binding agent of the present invention has an isoprene backbone having one or more reactive functional groups attached thereto. Such binders have been found to give excellent results as polymer binders in forming electrodes such as cathode or anode electrodes useful for lithium ion batteries, for example. In one embodiment, suitable binders include a carboxylated methacrylated isoprene backbone, represented by the chemical formula:

Figure 2013507738
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ただし、mは、約10ないし約1000、または約100ないし約1000、または約200ないし約500であり、nは、1ないし約20、または1ないし約10、または約2ないし約10、または約2ないし約5である。   Where m is about 10 to about 1000, or about 100 to about 1000, or about 200 to about 500, and n is 1 to about 20, or 1 to about 10, or about 2 to about 10, or about 2 to about 5.

好適な結合剤の別の実施形態には、下記の化学式で表される、カルボキシル化メタアクリル化ブタジエンバックボーンが含まれる。   Another embodiment of a suitable binder includes a carboxylated methacrylated butadiene backbone represented by the chemical formula:

Figure 2013507738
Figure 2013507738

ただし、mは、約10ないし約1000、または約100ないし約1000、または約200ないし約500であり、nは、1ないし約20、または約1ないし約10、または約2ないし約10、または約2ないし約5である。   Where m is about 10 to about 1000, or about 100 to about 1000, or about 200 to about 500, and n is 1 to about 20, or about 1 to about 10, or about 2 to about 10, or From about 2 to about 5.

好適な結合剤の別の実施形態には、下記の化学式で表される、ブタジエンバックボーンが含まれる。   Another embodiment of a suitable binder includes a butadiene backbone represented by the following chemical formula:

Figure 2013507738
Figure 2013507738

ただし、nは、約5ないし約2000、または約10ないし約1500、または約100ないし約1000である。   However, n is about 5 to about 2000, or about 10 to about 1500, or about 100 to about 1000.

当然ながら、本発明の結合剤は、複数の互いに異なるバックボーン部分を含むことができる。例えば、イソプレン−ブタジエンコポリマーが挙げられる。本発明の結合剤は一般的に、約7、000ないし約110、000、または約10、000ないし約100、000、または約10、000ないし約50、000、または約15、000ないし約40、000の分子量を有し得る。   Of course, the binder of the present invention can include a plurality of different backbone portions. An example is an isoprene-butadiene copolymer. The binding agents of the present invention are generally from about 7,000 to about 110,000, or from about 10,000 to about 100,000, or from about 10,000 to about 50,000, or from about 15,000 to about 40. May have a molecular weight of 1,000.

ゴム結合剤ポリマーは、結合剤コーティング組成物中に、該組成物の約20重量%ないし約100重量%、または約25重量%ないし約75重量、または約30重量%ないし約70重量%、または約40重量%ないし約60重量%の量で含有され得る。   The rubber binder polymer is present in the binder coating composition from about 20% to about 100%, or from about 25% to about 75%, or from about 30% to about 70%, or It may be included in an amount of about 40% to about 60% by weight.

好適な官能化されたイソプレン系またはブタジエン系ゴムには、これらに限定しないが、テキサス州パサディナ所在のクラレ社から入手可能な製品UC−102、UC−105及びUC−203、並びに、ペンシルベニア州エクストン所在のサートマー社からCN301、CN303及びCN307の商品名で市販されているオリゴマーが含まれる。   Suitable functionalized isoprene-based or butadiene-based rubbers include, but are not limited to, products UC-102, UC-105 and UC-203, available from Kuraray, Pasadena, Texas, and Exton, PA. Included are oligomers commercially available under the trade names CN301, CN303 and CN307 from Sartomer, Inc.

本明細書に開示した化学線/EB硬化型ポリマー結合剤は、約2000Pa・s未満、例えば、約5ないし約500Pa・s、または約20ないし約200Pa・sの溶融粘度(38℃において)を有する。本発明の結合剤を使用して電極を作製する際は、コーティングを容易にすべく溶融粘度を低下させるために、反応性希釈剤が加えられる。ポリマーの特性に応じて、結合剤コーティング組成物の溶融粘度を約10Pa・s未満、例えば、約5Pa・s、または約1.5Pa・s、または約1Pa・sまで低下させるために反応性希釈剤が加えられる。本明細書で用いられる結合剤コーティング組成物なる用語は、集電体に塗布される硬化前の組成物を指すことを意図しており、結合剤コーティング組成物と共に集電体に塗布される特定の物質は含まない。例えば、結合剤コーティング組成物なる用語は、リチウム金属酸化物粒子またはグラファイト微粒子と予混合される前の、かつ硬化前の組成物を指す。   The actinic radiation / EB curable polymer binder disclosed herein has a melt viscosity (at 38 ° C.) of less than about 2000 Pa · s, such as about 5 to about 500 Pa · s, or about 20 to about 200 Pa · s. Have. When making an electrode using the binder of the present invention, a reactive diluent is added to reduce the melt viscosity to facilitate coating. Reactive dilution to reduce the melt viscosity of the binder coating composition to less than about 10 Pa · s, such as about 5 Pa · s, or about 1.5 Pa · s, or about 1 Pa · s, depending on the properties of the polymer The agent is added. As used herein, the term binder coating composition is intended to refer to a pre-cured composition that is applied to the current collector, and a specific that is applied to the current collector with the binder coating composition. This substance is not included. For example, the term binder coating composition refers to a composition before being premixed with lithium metal oxide particles or graphite particulates and before curing.

約2000Pa・s以上の溶融粘度を有するポリマーを使用することが望ましいが、そのような結合剤コーティング組成物の溶融粘度を好適なコーティング粘度まで減少させるためには大量の希釈剤が必要となる。希釈剤の量がポリマーの量を大幅に超過する場合、処理が困難となるだけでなく、架橋ポリマー結合剤の所望の特性を得ることが困難になる。一般的に、反応性希釈剤は、結合剤コーティング組成物の約90重量%以下、例えば、約10重量%ないし約90重量%、または約25重量%ないし約75重量%、または約40重量%ないし約60重量%の量で含有され得る。希釈剤は、集電体への結合性や、前記結合剤の化学耐性を低下させないよう選択される。加えて、希釈剤はポリマー結合剤に適合し、かつ結合剤コーティング組成物の混合中や塗布中などにポリマー結合剤から実質的に分離しない性質を有するものを使用する。   Although it is desirable to use a polymer having a melt viscosity of about 2000 Pa · s or greater, a large amount of diluent is required to reduce the melt viscosity of such binder coating compositions to a suitable coating viscosity. If the amount of diluent significantly exceeds the amount of polymer, not only will processing be difficult, it will be difficult to obtain the desired properties of the crosslinked polymer binder. Generally, the reactive diluent is about 90% by weight or less of the binder coating composition, such as about 10% to about 90%, or about 25% to about 75%, or about 40% by weight. To about 60% by weight. The diluent is selected so as not to reduce the binding property to the current collector and the chemical resistance of the binder. In addition, a diluent is used that is compatible with the polymer binder and has the property that it does not substantially separate from the polymer binder during mixing or application of the binder coating composition.

反応性希釈剤は、硬化中に官能化ゴムポリマーと反応して前記マトリクスを架橋させる。したがって、反応性希釈剤は、本明細書を通じて架橋剤とも呼ばれる。本明細書に包含される反応性希釈剤の例には、これらに限定しないが、アクリル酸イソボルニル、ジアクリル酸ポリエチレングリコール、ジアクリル酸ヘキサンジオール、ジアクリル酸アルコキシル化ヘキサン、並びに、硬化中に官能化ゴム反応物質と反応して結合剤コーティング組成物の溶融粘度を低下させることができるアクリル酸などの他の化合物が含まれる。   The reactive diluent reacts with the functionalized rubber polymer during curing to crosslink the matrix. Accordingly, reactive diluents are also referred to as crosslinkers throughout this specification. Examples of reactive diluents encompassed herein include, but are not limited to, isobornyl acrylate, polyethylene glycol diacrylate, hexanediol diacrylate, alkoxylated hexane diacrylate, and functionalized rubber during curing. Other compounds such as acrylic acid are included that can react with the reactants to reduce the melt viscosity of the binder coating composition.

結合剤コーティング組成物は、希釈剤としての役割を必ずしも果たさない、1若しくは複数の架橋剤を含み得る。例えば、希釈剤としての役割を果たさない架橋剤を使用することにより、溶融粘度が適切に低いポリマーを架橋させることができる。さらに、ポリマー結合剤コーティング組成物は架橋剤の組み合わせを含むことができ、例えば、反応性希釈剤としての役割を果たす架橋剤と希釈剤としての役割を果たさない架橋剤との組み合わせ、または2若しくはそれ以上の互いに異なる反応性希釈剤架橋剤の組み合わせ、または2若しくはそれ以上の互いに異なる、希釈剤としての役割を果たさない架橋剤の組み合わせを含むことができる。   The binder coating composition may include one or more crosslinkers that do not necessarily serve as a diluent. For example, a polymer having a suitably low melt viscosity can be crosslinked by using a crosslinking agent that does not serve as a diluent. Further, the polymeric binder coating composition can include a combination of crosslinkers, such as a combination of a crosslinker that serves as a reactive diluent and a crosslinker that does not serve as a diluent, or 2 or It can include a combination of two or more different reactive diluent crosslinkers, or two or more different combinations of crosslinkers that do not act as diluents.

結合剤コーティング組成物の例示的な反応性架橋剤には、EB及び/または化学線に曝露したときに反応するものが含まれる。各架橋剤に適する光線は、当該技術分野では公知である。例えば、架橋剤は、UVスペクトルまたは可視スペクトルの化学線に曝露したときに反応するものを使用することができる。架橋剤の例には、これらに限定しないが、単官能アクリレート、二官能アクリレート、多官能アクリレート、及び他のビニル化合物が含まれる。好適なアクリレートは、線状、分岐状、環状または芳香族であり得る。線形アクリレートには、4個ないし20個の炭素原子を含むアクリル酸アルキルが含まれ得る。分岐型アクリレートには、例えば2−アクリル酸エチルヘキシルまたはアクリル酸イソステアリルなどの、4個ないし20個の炭素原子を含む分岐型アクリル酸アルキルが含まれ得る。環状アクリレートには、アクリル酸ジシクロペンタニルまたはn−ビニルカプロラクタムが含まれ得る。芳香族アクリレートには、アクリル酸フェノキシエチルが含まれ得る。二官能アクリレートまたは多官能アクリレートには、1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、1,9−ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、及びトリシクロデカンジメタノールジアクリレートが含まれ得る。   Exemplary reactive crosslinkers of the binder coating composition include those that react when exposed to EB and / or actinic radiation. Light rays suitable for each cross-linking agent are known in the art. For example, a crosslinking agent can be used that reacts when exposed to actinic radiation in the UV or visible spectrum. Examples of cross-linking agents include, but are not limited to, monofunctional acrylates, difunctional acrylates, polyfunctional acrylates, and other vinyl compounds. Suitable acrylates can be linear, branched, cyclic or aromatic. Linear acrylates can include alkyl acrylates containing 4 to 20 carbon atoms. Branched acrylates can include branched alkyl acrylates containing from 4 to 20 carbon atoms, such as, for example, ethylhexyl 2-acrylate or isostearyl acrylate. Cyclic acrylates can include dicyclopentanyl acrylate or n-vinylcaprolactam. The aromatic acrylate can include phenoxyethyl acrylate. The bifunctional acrylate or polyfunctional acrylate may include 1,6-hexanediol (meth) acrylate, 1,9-hexanediol (meth) acrylate, and tricyclodecane dimethanol diacrylate.

前記ポリマー結合剤は、光開始剤と共に架橋結合され得る。例えば、光開始剤は、希釈剤組成物の一成分であり得る。光開始剤は、結合剤コーティング組成物中に、該組成物の約20重量%以下、例えば、約1重量%ないし約15重量%、または約1重量%ないし約10重量%、または約1重量%ないし約7重量%の濃度で含有され得る。   The polymer binder can be cross-linked with a photoinitiator. For example, the photoinitiator can be a component of a diluent composition. The photoinitiator is present in the binder coating composition up to about 20% by weight of the composition, such as from about 1% to about 15%, or from about 1% to about 10%, or about 1%. % To about 7% by weight.

例示的な光開始剤には、ベンゾフェノン、ヒドロキシアセトフェノン、メチルベンゾフェノン、4−フェニルベンゾフェノン、4,4´−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピル)ケトン、及び他のベンゾフェノン誘導体、ベンジルジメチルケタール、2−ベンジル−2−N,N−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−1ブタノン、2−メルカプトベンゾオキサゾール、カンファーキノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−t−ブチル)フェニルプロパン−1−ノン、2−メチル−1−[4−(メチルチオフェニル)]−2−モルホリノプロパノン、マレイミド、2,4,5−トリメチルベンゾイル−ジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,6−ジメチルオキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド、上記の物質に由来するポリマー光開始剤、並びにそれらの組み合わせが含まれる。一実施形態では、プロパノン光開始剤が使用され、そのようなものとしては、ペンシルベニア州コンショホッケン所在のランベルティUSA社(Lamberti USA, Inc.)からEsacure(登録商標)KIP 150またはKIP 100Fの商品名で市販されている、約70重量%のオリゴ(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノンと約30重量%の2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−ワンとの混合物がある。ランベルティUSA社からKIPまたはEsacure(登録商標)の商標で販売されている、例えばEsacure SM 303などの、他の光開始剤も使用することができる。他のポリマー光開始剤には、パレルモ・ルンダール・インダストリーズ社(Palermo Lundahl Industries)製のPL-816Aが含まれる。別の実施形態では、酸化物光開始剤が使用され得る。1つの好適な酸化物光開始剤は、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社(Ciba Specialty Chemicals)からIrgacure(登録商標)819の商品名で市販されているビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシドである。チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社からIrgacure(登録商標)の商品名で販売されている他の光開始剤も本発明での使用に適し得る。   Exemplary photoinitiators include benzophenone, hydroxyacetophenone, methylbenzophenone, 4-phenylbenzophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, Michler's ketone, 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxy- 2-Methylpropyl) ketone and other benzophenone derivatives, benzyldimethyl ketal, 2-benzyl-2-N, N-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -1butanone, 2-mercaptobenzoxazole, camphorquinone 2-hydroxy-2-methyl-1- (4-t-butyl) phenylpropane-1-non, 2-methyl-1- [4- (methylthiophenyl)]-2-morpholinopropanone, maleimide, 2, 4,5-trimethylbenzoyl-diphenyl Sphine oxide, bis (2,6-dimethyloxybenzoyl) -2,4,4-trimethylphenylphosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, polymer photoinitiation derived from the above materials Agents, and combinations thereof. In one embodiment, a propanone photoinitiator is used, such as Esacure® KIP 150 or KIP 100F from Lamberti USA, Inc., Conshohocken, PA. About 70% by weight oligo (2-hydroxy-2-methyl-1- [4- (1-methylvinyl) phenyl] propanone and about 30% by weight 2-hydroxy-2-methyl, sold under the trade name There is a mixture with -1-phenylpropane-1-one, which also uses other photoinitiators such as Esacure SM 303 sold by Lamberti USA under the trademark KIP or Esacure® Other polymeric photoinitiators include PL-816A from Palermo Lundahl Industries In another embodiment, the oxide photoinitiator. One suitable oxide photoinitiator is a bis (2,4,4) commercially available from Ciba Specialty Chemicals under the trade name Irgacure® 819. 6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide Other photoinitiators sold by Ciba Specialty Chemicals under the trade name Irgacure® may also be suitable for use in the present invention.

本発明の結合剤コーティング組成物は随意的に、所望するコーティング特性に適した他の処理剤を含み得る。前記処理剤は、結合剤コーティング組成物中に、該組成物の約10重量%以下、一実施形態では約5重量%以下、または一実施形態では約2重量%以下の量で含有され得る。本発明の結合剤コーティング組成物への使用に適した処理剤には、これらに限定しないが、結合剤または結合促進剤が含まれ得る。好適な結合剤は、ニューヨーク州アルバニー所在のモメンティブ・パフォーマンス・マテリアル社(Momentive Performance Materials,)から市販されているSilquest(登録商標)A-187などのγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランである。   The binder coating composition of the present invention can optionally include other processing agents suitable for the desired coating properties. The treating agent may be included in the binder coating composition in an amount of no more than about 10%, in one embodiment no more than about 5%, or in one embodiment no more than about 2% by weight of the composition. Treatment agents suitable for use in the binder coating composition of the present invention can include, but are not limited to, binders or bond promoters. A suitable binder is γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, such as Silquest® A-187, commercially available from Momentive Performance Materials, Albany, NY.

一実施形態では、湿潤剤を、本発明の結合剤コーティング組成物中に含めることができる。湿潤剤は、結合剤コーティング組成物、該結合剤コーティング組成物と混合される粒子、及び集電体基板の間の接触性あるいは湿潤性を向上させることができる。したがって、結合剤コーティング組成物に湿潤剤を含めることにより、本発明の結合剤の硬化後の様々な構成要素間の結合性を向上させることができる。   In one embodiment, a wetting agent can be included in the binder coating composition of the present invention. The wetting agent can improve the contact or wetting between the binder coating composition, the particles mixed with the binder coating composition, and the current collector substrate. Thus, the inclusion of a wetting agent in the binder coating composition can improve the bondability between the various components after curing of the binder of the present invention.

湿潤剤は、結合剤コーティング組成物の硬化前または硬化中に蒸発する犠牲材料、または硬化後に製品中に残留する材料であり得る。例えば、本発明の結合剤の硬化後に、湿潤剤が電極として機能するようにすることもできる。例示的な湿潤剤には、これらに限定しないが、アセトン、イソプロピルアルコール、炭酸ジメチルなどが含まれる。一般的に、結合剤コーティング組成物、前記粒子及び集電体間の湿潤性あるいは接触性を向上させることができる任意の溶媒または電極材料を用いることができる。一実施形態では、沸点が低く早く蒸発する湿潤剤が好ましい。例えば、湿潤剤は、約71℃(160°F)以下の沸点を有し得る。有利なことに、低沸点の湿潤剤を使用することによりUV/EB硬化中に湿潤剤を蒸発させて消散させることができるので、従来公知の方法において必要とされる溶媒除去のための相当量の熱エネルギーの入力が不要になる。あるいは、硬化後に材料中に残留し、例えば電極として使用することができるようにデザインされた湿潤剤を使用することもできる。   The wetting agent can be a sacrificial material that evaporates before or during curing of the binder coating composition, or a material that remains in the product after curing. For example, the wetting agent can function as an electrode after the binder of the present invention is cured. Exemplary wetting agents include, but are not limited to, acetone, isopropyl alcohol, dimethyl carbonate, and the like. In general, any solvent or electrode material that can improve the wettability or contact between the binder coating composition, the particles and the current collector can be used. In one embodiment, wetting agents that have a low boiling point and evaporate quickly are preferred. For example, the wetting agent may have a boiling point of about 71 ° C. (160 ° F.) or less. Advantageously, the use of a low-boiling humectant allows the humectant to evaporate and dissipate during UV / EB curing, thus providing a substantial amount for solvent removal required in previously known methods. No need to input heat energy. Alternatively, wetting agents designed to remain in the material after curing and can be used as, for example, electrodes can be used.

図1、2及び3を参照すると、電極粒状物質10(図3)及びポリマー結合剤コーティング組成物9(図3)を電極層5として電極集電体2に塗布した実施形態が示されている。図3では、電極粒状物質10及びポリマー結合剤コーティング組成物9は互いに別の層として示しているが、一般的には、電極粒状物質10及び結合剤コーティング組成物9の混合物が集電体2に塗布され、単一の電極層5が形成される。その後、化学線/電子線を用いて、電極層5のポリマーを集電体2上で硬化させる。架橋結合させることにより、集電体に結合されたマトリクスを形成した後、前記結合剤は、集電体に対する非常に優れた結合性を示すだけでなく、優れた化学耐性を示し、かつ高温時において電解液に不溶性である。   Referring to FIGS. 1, 2 and 3, there is shown an embodiment in which an electrode particulate material 10 (FIG. 3) and a polymer binder coating composition 9 (FIG. 3) are applied to the electrode current collector 2 as an electrode layer 5. . In FIG. 3, the electrode particulate material 10 and the polymer binder coating composition 9 are shown as separate layers, but in general, the mixture of the electrode particulate material 10 and the binder coating composition 9 is a current collector 2. The single electrode layer 5 is formed. Thereafter, the polymer of the electrode layer 5 is cured on the current collector 2 using actinic / electron beams. After forming a matrix bonded to the current collector by crosslinking, the binder not only exhibits very good binding properties to the current collector, but also exhibits excellent chemical resistance and at high temperatures. Is insoluble in the electrolyte.

電極に含められる粒状物質10には、当該技術分野で公知の任意の粒状物質が含まれ、そのようなものには、これらに限定しないが、例えば、グラフェン、活性炭素、グラファイト、低硫黄グラファイト、カーボンナノチューブ、シリコン系材料などの炭素粒状物質や、リチウム、コバルト、マグネシウム、ニッケルまたはバナジウムの酸化物などの金属酸化物塩がある。例として、前記粒状物質にはリチウム化合物が含まれ、そのようなものには、リチウムマンガン酸化物、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物、リン酸鉄リチウム、リチウムニッケルマンガンコバルト(NMC)、またはそれらの混合物などのリチウム化合物などがある。   The particulate material 10 included in the electrode includes any particulate material known in the art, such as, but not limited to, graphene, activated carbon, graphite, low sulfur graphite, There are carbon particulate materials such as carbon nanotubes and silicon-based materials, and metal oxide salts such as oxides of lithium, cobalt, magnesium, nickel, or vanadium. For example, the particulate material includes a lithium compound, such as lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, lithium iron phosphate, lithium nickel. There are lithium compounds such as manganese cobalt (NMC), or mixtures thereof.

さらに詳細には、図1、2及び3を参照して、電極集電体供給ロール1が電極集電体2を供給する。塗布器3が、電極粒状物質10をポリマー結合剤コーティング組成物と混合し、その混合物の薄層5を走行中の集電体2上へ塗布する。当然ながら、電極粒状物質10及び結合剤コーティング組成物9の様々な成分は、塗布器3に充填する前に予混合され得る。例えば、まず、炭素粒状物質及び固体結合剤ポリマーを、例えば3ロール製粉機で粉砕しておく。そして、炭素及び結合剤ポリマーを混合して固体の粉状混合物を作製した後、該混合物にリチウム化合物及び適切な希釈剤(並びに、追加的な架橋剤や光開始剤などの任意の追加成分)を加えることにより前記混合物の溶融粘度を減少させ、塗布可能な適切な粘度を有するペーストを形成することができる。   More specifically, with reference to FIGS. 1, 2, and 3, the electrode current collector supply roll 1 supplies the electrode current collector 2. The applicator 3 mixes the electrode particulate material 10 with the polymer binder coating composition and applies a thin layer 5 of the mixture onto the traveling current collector 2. Of course, the various components of the electrode particulate material 10 and the binder coating composition 9 can be premixed prior to filling the applicator 3. For example, first, the carbon particulate material and the solid binder polymer are pulverized by, for example, a 3-roll mill. Then, after mixing the carbon and binder polymer to make a solid powder mixture, the lithium compound and appropriate diluent (and any additional components such as additional crosslinkers and photoinitiators) are added to the mixture. Can be used to reduce the melt viscosity of the mixture to form a paste having an appropriate viscosity that can be applied.

塗布器3は、前記混合物を電極層5として集電体2に塗布する。この塗布コーティングは、グラビア印刷、フレキソ印刷、スロットダイ、反転ロール、ロール式ナイフ、オフセットなどの従来のコーティング技術により達成することができる。   The applicator 3 applies the mixture to the current collector 2 as the electrode layer 5. This coating can be achieved by conventional coating techniques such as gravure printing, flexographic printing, slot die, reversing roll, roll knife, offset and the like.

電極層5の形成後、電極層5を化学線/電子線に曝露し、電極層5の官能化ゴムポリマーを架橋結合させる。例えば、結合剤コーティング組成物を、必要に応じて光開始剤の存在下でUV、可視光線または電子線に曝露したとき、前記組成物中の架橋剤が前記ゴムポリマーの反応性官能基と反応して電極層全体に渡って共有結合を形成する。このことにより、架橋結合されたネットワーク内に前記粒状物質をしっかりと封じ込めることができ、また、電極材料層5を集電体2に強固に結合させることができる。   After the electrode layer 5 is formed, the electrode layer 5 is exposed to actinic / electron beams to crosslink the functionalized rubber polymer of the electrode layer 5. For example, when the binder coating composition is exposed to UV, visible light or electron beam, optionally in the presence of a photoinitiator, the crosslinking agent in the composition reacts with the reactive functional groups of the rubber polymer. Thus, a covalent bond is formed over the entire electrode layer. As a result, the particulate matter can be tightly enclosed in the cross-linked network, and the electrode material layer 5 can be firmly bonded to the current collector 2.

電極層5を電極集電体2に塗布した後、それらを化学線硬化器4及び電子線硬化器6の下を比較的短い時間で通過させて互いに架橋結合させることにより、製造速度の向上及びコストの削減を図ることができる。複数の塗布ステーション3を用いて、複数の電極コーティング材料層を形成することもできる。また、必要とされる最終的な厚さを高速度(例えば約20フィート/分ないし約400フィート/分)で実現するために、随意的に、前記複数の電極コーティング材料層間にセパレータ層を設けることもできる。   After the electrode layer 5 is applied to the electrode current collector 2, they are passed under the actinic radiation curing device 4 and the electron beam curing device 6 in a relatively short time to cross-link each other, thereby improving the production rate and Cost can be reduced. A plurality of electrode coating material layers can also be formed using a plurality of application stations 3. Also, optionally, a separator layer is provided between the plurality of electrode coating material layers to achieve the required final thickness at high speeds (eg, about 20 feet / minute to about 400 feet / minute). You can also.

前記複数の電極コーティング材料層間に配置され得るセパレータは、当該技術分野で公知の任意のセパレータであり得る。例えば、EDLCまたはリチウムイオン電池を作製するときは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、またはPP及びPEの融合層などのポリマーシートから作製したセパレータが、互いに隣接する複数の電極層間に配置され得る。   The separator that can be disposed between the plurality of electrode coating material layers can be any separator known in the art. For example, when making EDLC or lithium ion batteries, separators made from polymer sheets such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene (PP), polyethylene (PE), or a fused layer of PP and PE are adjacent to each other. Between a plurality of electrode layers.

結合剤コーティング組成物9は一般的に、電極層5中に、約1重量%ないし約20重量%、例えば、約2重量%ないし約12重量%、または約2重量%ないし約6重量%、または約3重量%ないし約5重量%の量で含有され得る。前記コーティング混合物は一般的に、非常に薄い層5として電極集電体2に塗布される。電極層5の厚さは、約1ないし約500ミクロン、または約5ないし約250ミクロン、または約5ないし約200ミクロン、または約5ないし約150ミクロンであり得る。電極層5は、集電体2の片方または両方の面に塗布され得る。図1及び2は、集電体2の両面に電極層5を塗布するシステムを示している。   The binder coating composition 9 is generally in the electrode layer 5 from about 1% to about 20%, such as from about 2% to about 12%, or from about 2% to about 6%, Alternatively, it may be contained in an amount of about 3% to about 5% by weight. The coating mixture is generally applied to the electrode current collector 2 as a very thin layer 5. The thickness of the electrode layer 5 can be about 1 to about 500 microns, or about 5 to about 250 microns, or about 5 to about 200 microns, or about 5 to about 150 microns. The electrode layer 5 can be applied to one or both sides of the current collector 2. 1 and 2 show a system in which an electrode layer 5 is applied on both sides of a current collector 2.

図1及び2は、化学線照射器4及び電子線照射器8の両方を利用するシステムを示している。結合剤コーティング組成物の特性に応じて、化学線照射器4、電子線照射器8、またはその両方が使用される。   1 and 2 show a system that uses both an actinic radiation irradiator 4 and an electron beam irradiator 8. Depending on the properties of the binder coating composition, actinic radiation irradiator 4, electron beam irradiator 8, or both are used.

図1を参照して、電解質6が、電極集電体2及び電極層5と一体化される。当該技術分野で公知のように、電解質6は固体、液体またはゲルであり得る。例えば、電解液6は、炭酸塩などの有機電解質(例えば、リチウムイオンの複合体を含んでいるエチレンカーボネートまたはジエチルカーボネート)、あるいは、水酸化カリウム、硫酸または有機カーボネート(リチウムイオン複合体(LiPF、LiAsF、LiClO、LiBF及びLiCFSOなどの非配位アニオン塩)を含有しているアルキルカーボネートなど)の液体混合物などの水性電解質であり得る。電解質6が液体の場合、ポリマーセパレータが電解質層6に含まれ得る。これらの実施形態ではセパレータを用いているが、一般的に、電解質6が固体またはゲルの場合は電解質セパレータは不要である。電極層5を集電体2の両面に形成する場合、集電体2の各面に電解質6を一体化させる。そして、このようにして作製した構造体をカレンダロール7に通し、電極層5を所定の厚さに圧縮する。必要であれば、電子線照射器8は、電解質6を貫いて電子線を照射し、前記結合剤を硬化させる。 Referring to FIG. 1, electrolyte 6 is integrated with electrode current collector 2 and electrode layer 5. As is known in the art, the electrolyte 6 can be a solid, liquid or gel. For example, the electrolytic solution 6 may be an organic electrolyte such as carbonate (for example, ethylene carbonate or diethyl carbonate containing a lithium ion complex), or potassium hydroxide, sulfuric acid, or an organic carbonate (lithium ion complex (LiPF 6 , A liquid mixture of non-coordinating anion salts such as LiAsF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 and LiCF 3 SO 3 ). When the electrolyte 6 is liquid, a polymer separator can be included in the electrolyte layer 6. In these embodiments, a separator is used. However, in general, when the electrolyte 6 is solid or gel, the electrolyte separator is unnecessary. When the electrode layer 5 is formed on both surfaces of the current collector 2, the electrolyte 6 is integrated on each surface of the current collector 2. And the structure produced in this way is passed through the calendar roll 7, and the electrode layer 5 is compressed to a predetermined thickness. If necessary, the electron beam irradiator 8 irradiates an electron beam through the electrolyte 6 to cure the binder.

図2は、電解質6を含んでいない電極の作製方法を説明するための図である。図2に示す技術を図1に示した技術と組み合わせることにより、図3に示すような電気化学セル11を作製することができる。例えば、図1に示す方法は、アノードまたはカソード(集電体2及び電極層5)及び電解質6を構成するのに用いることができる。図2に示す方法は、電解質6を含まない対向電極を構成するのに用いることができる。そして、図1及び2の方法により作製された構造体を互いに重ね合わせて一体化させることにより、電気化学セルを構成することができる。   FIG. 2 is a diagram for explaining a method for manufacturing an electrode that does not include the electrolyte 6. By combining the technique shown in FIG. 2 with the technique shown in FIG. 1, an electrochemical cell 11 as shown in FIG. 3 can be produced. For example, the method shown in FIG. 1 can be used to construct the anode or cathode (current collector 2 and electrode layer 5) and electrolyte 6. The method shown in FIG. 2 can be used to construct a counter electrode that does not include electrolyte 6. And an electrochemical cell can be comprised by mutually superimposing and integrating the structure produced by the method of FIG. 1 and 2. FIG.

例えば、図3は、本発明に従って作製することができるリチウムイオン電気化学セル11を概略的に示す。図示したように、セル11は集電体2を含み、集電体2の両面には電極層5が積層されている。電極層5は、アノード(−)またはカソード(+)活性物質10と、化学線/電子線硬化型ポリマー結合剤コーティング9とを含む。図3では、図示の都合上、電極物質10及び結合剤コーティング9は、互いに異なる層として示されている。電解質6及び随意的に電解質セパレータ(図示せず)が、各電極層5上に積層され得る。当業者には明らかなように、リチウムイオン電池は、所望に応じて直列または並列に接続される任意の数の電気化学セル11を含み得る。また、当業者には明らかなように、セル11に加えて、本発明に従って構成されたリチウムイオン電池は、絶縁材、ケーシング、制御回路、コネクタなどをさらに含み得る。さらに、リチウムイオン電池は、例えば、円筒型、角型、パウチ型、または当該技術分野では公知の他の任意の種類のリチウムイオン電池であり得る。   For example, FIG. 3 schematically illustrates a lithium ion electrochemical cell 11 that can be made in accordance with the present invention. As illustrated, the cell 11 includes a current collector 2, and electrode layers 5 are laminated on both surfaces of the current collector 2. The electrode layer 5 includes an anode (−) or cathode (+) active material 10 and an actinic / electron beam curable polymer binder coating 9. In FIG. 3, for the sake of illustration, the electrode material 10 and the binder coating 9 are shown as different layers. An electrolyte 6 and optionally an electrolyte separator (not shown) can be laminated on each electrode layer 5. As will be apparent to those skilled in the art, a lithium ion battery may include any number of electrochemical cells 11 connected in series or in parallel as desired. Also, as will be apparent to those skilled in the art, in addition to the cell 11, the lithium ion battery configured in accordance with the present invention may further include an insulating material, a casing, a control circuit, a connector, and the like. Further, the lithium ion battery can be, for example, a cylindrical, square, pouch, or any other type of lithium ion battery known in the art.

また、第1の電極及びそれと同一の第2の電極を、それらの間に配置した適切な電解質及びセパレータと一体化させることによりEDLCを構成することができる。例えば、図4を参照して、EDLC40は、第1のアルミニウム集電体42と、第2のアルミニウム集電体43とを含むことができる。第1の集電体42及び第2の集電体43は、セパレータ46によって互いに隔てることができる。セパレータ46の両側に各々形成された第1の層44及び第2の層45は互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。例えば、第1の層44及び第2の層45の両方は、化学線/電子線硬化型結合剤50及び粒状物質52(例えばグラファイト)の混合物を含むことができる。セパレータ46は、例えば多孔性PTFE膜などの、任意の標準的なセパレータであり得る。   Moreover, EDLC can be comprised by integrating the 1st electrode and the 2nd electrode same as it with the suitable electrolyte and separator which were arrange | positioned among them. For example, referring to FIG. 4, EDLC 40 may include a first aluminum current collector 42 and a second aluminum current collector 43. The first current collector 42 and the second current collector 43 can be separated from each other by a separator 46. The first layer 44 and the second layer 45 formed on both sides of the separator 46 may be the same or different from each other. For example, both the first layer 44 and the second layer 45 can include a mixture of actinic / electron beam curable binder 50 and particulate material 52 (eg, graphite). Separator 46 can be any standard separator, such as a porous PTFE membrane.

本発明は、様々な利点を提供することができる。例えば、本発明の方法は、電極及び該電極を含む製品の製造コストを大幅に削減することができる。本発明の利点は、これらに限定しないが、下記の(a)〜(d)を含むことができる。
(a)電極結合剤を硬化させるための処理時間を大幅に短縮することができる。
(b)熱硬化オーブン及びそれに関連するエネルギー効率の悪い熱乾燥の必要性を排除し、その代わりに化学線/電子線硬化ステーションを用いることにより、資本コスト及び操業コストを大幅に削減することができる。
(c)熱硬化に関連するスペース、建物、インフラ及びメンテナンスを大幅に減らすことができる。例えば、従来の熱硬化ラインは100ftの長さであり、ライン速度は10〜20ft/分である。一方、本発明では、2つのUVランプを(100フィートの製造ラインの代わりに)2フィートの長さに配置し、200ft/分で電池を製造する。熱硬化ラインの速度を200フィート/分にするためには、製造ラインの熱硬化セクションを1000〜2000ftの長さにする、すなわち建物の長さを0.2〜0.4マイルにする必要がある。
(d)有機溶媒の必要性を大幅に削減するかまたは排除することができるので、蒸発性有機化合物(VOC)の調達、回収及び廃棄コストを大幅に削減するかまたは排除することができる。
The present invention can provide various advantages. For example, the method of the present invention can greatly reduce the manufacturing costs of electrodes and products containing the electrodes. The advantages of the present invention include, but are not limited to, the following (a) to (d).
(A) The processing time for curing the electrode binder can be greatly shortened.
(B) significantly reduce capital and operating costs by eliminating the need for thermal curing ovens and the associated energy inefficient thermal drying, and instead using actinic / electron curing stations. it can.
(C) The space, buildings, infrastructure and maintenance associated with thermosetting can be greatly reduced. For example, a conventional thermoset line is 100 ft long and the line speed is 10-20 ft / min. On the other hand, in the present invention, two UV lamps are placed 2 feet long (instead of a 100 foot production line) to produce a battery at 200 ft / min. In order for the speed of the thermoset line to be 200 feet / min, the thermoset section of the production line must be 1000 to 2000 ft long, ie the building length should be 0.2 to 0.4 miles. is there.
(D) Since the need for organic solvents can be greatly reduced or eliminated, the cost of procurement, recovery and disposal of volatile organic compounds (VOC) can be greatly reduced or eliminated.

以下の実施例を参照すれば、本発明をより良く理解することができるであろう。   The invention can be better understood with reference to the following examples.

実施例1〜4   Examples 1-4

化学線/電子線により硬化させてアルミニウム基板上に形成したコーティングが、リチウムイオン電池のシミュレート条件下で前記アルミニウム基板への結合を維持することができることを実証した。4つのサンプルを試験した。各サンプルの組成を下記の表1に示す。各組成の値は、重量%で示している。各サンプルについて、2インチ×2インチのアルミ箔上に結合剤コーティング組成物をコーティングした。各サンプルをUV硬化させた後、計量した。硬化させたサンプルを容器に入れ、40重量%のエチレンカーボネート及び60重量%のジメチルカーボネートの混合液中に浸漬した後、オーブンに入れた。前記オーブンを約60℃(140°F)に2週間保った。この試験期間の約1時間に渡って、前記オーブンの温度が約82℃(180°F)に達した。前記オーブンの温度及び雰囲気は、作動中のリチウムイオン電池において一般的に見られる温度及び電解質の組成をシミュレートする役割を果たす。試験結果を下記の表1に示す。   It has been demonstrated that a coating formed on an aluminum substrate by curing with actinic / electron beams can maintain bonding to the aluminum substrate under the simulated conditions of a lithium ion battery. Four samples were tested. The composition of each sample is shown in Table 1 below. The value of each composition is shown in wt%. For each sample, the binder coating composition was coated on 2 inch x 2 inch aluminum foil. Each sample was weighed after UV curing. The cured sample was placed in a container, immersed in a mixture of 40% by weight ethylene carbonate and 60% by weight dimethyl carbonate, and then placed in an oven. The oven was kept at about 60 ° C. (140 ° F.) for 2 weeks. Over the course of about 1 hour of the test, the oven temperature reached about 82 ° C. (180 ° F.). The oven temperature and atmosphere serve to simulate the temperature and electrolyte composition commonly found in operating lithium ion batteries. The test results are shown in Table 1 below.

Figure 2013507738
Figure 2013507738

Sartomer Co.社(Exton, PA)製の反応性エポキシアクリレートオリゴマー/モノマー混合物
Ciba Specialty Chemicals社(Tarrytown, NY)製のUV光開始剤
Kuraray Co. Ltd.社(Pasadena, TX)製の反応性液状ゴムオリゴマー
Sartomer Co.社(Exton, PA)製のポリエチレングリコール200ジアクリレート反応性希釈剤モノマー
Sartomer Co.社(Exton, PA)製のイソボルニルアクリレート反応性希釈剤モノマー
Lamberti USA Inc.社(Conshohocken, PA)製のUV光開始剤
Ciba Specialty Chemicals社(Tarrytown, NY)製のUV光開始剤
Momentive Performance Materials社(Albany, NY)製の8γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン結合剤
1 Reactive epoxy acrylate oligomer / monomer mixture from Sartomer Co. (Exton, PA)
2 UV photoinitiator from Ciba Specialty Chemicals (Tarrytown, NY)
3 Reactive liquid rubber oligomer from Kuraray Co. Ltd. (Pasadena, TX)
4 Polyethylene glycol 200 diacrylate reactive diluent monomer from Sartomer Co. (Exton, PA)
5 Isobornyl acrylate reactive diluent monomer from Sartomer Co. (Exton, PA)
6 UV photoinitiator from Lamberti USA Inc. (Conshohocken, PA)
7 UV photoinitiator from Ciba Specialty Chemicals (Tarrytown, NY)
8 8γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane binder from Momentive Performance Materials (Albany, NY)

表1に示すように、UC−102(反応性液状ゴムオリゴマー)を含有しているサンプル1及び2では、アルミニウム基板に強固に結合するコーティングが形成された。サンプル1及び2をカーボネート混合物中に2週間浸漬した後の重量増加はごくわずかであった。一方、反応性エポキシアクリレートオリゴマー/モノマー混合物(20重量%のヘキサンジオールジアクリレートで希釈したビスフェノールエポキシアクリレートオリゴマー)を含有するサンプル3では、アルミニウム基板から剥離したコーティングが形成された。サンプル3の重量増加は21.7%であった。同様に、95重量%の反応性希釈剤モノマーと5重量%の光開始剤とから構成されているサンプル4でも、大幅に剥離したコーティングが形成された。サンプル4の重量増加は9.9%であった。上記のことから、サンプル1及び2が電極結合剤として適切な混合物であることが分かった。また、サンプル3及び4により、一般的なアクリレート混合物が電極結合剤として使用するのに適していないことが実証された。   As shown in Table 1, in samples 1 and 2 containing UC-102 (reactive liquid rubber oligomer), a coating that was firmly bonded to the aluminum substrate was formed. There was very little weight gain after samples 1 and 2 were soaked in the carbonate mixture for 2 weeks. On the other hand, Sample 3 containing a reactive epoxy acrylate oligomer / monomer mixture (a bisphenol epoxy acrylate oligomer diluted with 20% by weight hexanediol diacrylate) formed a coating peeled from the aluminum substrate. The weight increase of sample 3 was 21.7%. Similarly, Sample 4 composed of 95% by weight reactive diluent monomer and 5% by weight photoinitiator also formed a significantly exfoliated coating. The weight increase of sample 4 was 9.9%. From the above, it was found that Samples 1 and 2 are suitable mixtures as electrode binders. Samples 3 and 4 also demonstrated that common acrylate mixtures are not suitable for use as electrode binders.

実施例5   Example 5

LiMn90重量%と、カーボンブラック6重量%と、UC−102(約50重量%)及びイソボルニル反応性希釈剤(50重量%)の混合物4重量%とからなる混合物200gを、実験室規模の磁気支援衝突コーティング装置(MAIC)を使用してバッチ方式で混合した。MAIC装置を使用して行ったこの試験の結果、LiMn及び炭素の固体粒子の表面に、UC−102(反応性液状ゴムオリゴマー)及びイソボルニルアクリレートの液体混合物をコーティングとして良好に分散させることができた。 200 g of a mixture consisting of 90% by weight of LiMn 2 O 4 , 6% by weight of carbon black and 4% by weight of a mixture of UC-102 (about 50% by weight) and isobornyl reactive diluent (50% by weight) was added to the laboratory. Mixed in a batch using a magnetically assisted impact coating apparatus (MAIC) of scale. As a result of this test conducted using a MAIC apparatus, a liquid mixture of UC-102 (reactive liquid rubber oligomer) and isobornyl acrylate was well dispersed as a coating on the surface of solid particles of LiMn 2 O 4 and carbon. I was able to.

実施例6   Example 6

実施例5においてUC−102及びイソボルニルアクリレートの混合物でコーティングしたLiMn及び炭素の粒子をアルミ箔基板上に塗布し、乾燥させた。その後、アルミ箔基板上に塗布された前記コーティング材料を電子線(50Mrad)に曝露して硬化させた。電子線(EB)硬化後、アルミ箔基板を回転させ、その後、前記材料のアルミ箔基板への結合性を観察した。アルミ箔基板に結合したままの前記材料は実質的に存在しなかった。 In Example 5, LiMn 2 O 4 and carbon particles coated with a mixture of UC-102 and isobornyl acrylate were applied onto an aluminum foil substrate and dried. Thereafter, the coating material applied on the aluminum foil substrate was exposed to an electron beam (50 Mrad) and cured. After the electron beam (EB) curing, the aluminum foil substrate was rotated, and then the binding property of the material to the aluminum foil substrate was observed. There was substantially no such material remaining bonded to the aluminum foil substrate.

実施例7   Example 7

実施例5においてUC−102及びイソボルニルアクリレートの混合物でコーティングしたLiMn及び炭素粒子に約40体積%のアセトンを混合して作製したコーティング材料をアルミ箔基板上に塗布し、約10ミル(0.25mm)の層を形成した。約40体積%のアセトンを湿潤剤として加えると、前記材料の粘度が該材料をアルミ箔基板上にコーティングするのに十分な粘度まで低下した。その後、前記材料を数秒間空気乾燥させてアセトンを蒸発させた。アセトンを十分に蒸発させた後、前記材料を電子線(50Mrad)に曝露して硬化させた。電子線(EB)硬化後、アルミ箔基板を回転させ、その後、前記材料のアルミ箔基板への結合性を観察した。前記材料はアルミ箔基板に十分に結合したままだった。 The coating material prepared by mixing LiMn 2 O 4 coated with a mixture of UC-102 and isobornyl acrylate in Example 5 and carbon particles with about 40% by volume of acetone was applied onto an aluminum foil substrate, and about 10%. A layer of mil (0.25 mm) was formed. When about 40% by volume of acetone was added as a wetting agent, the viscosity of the material decreased to a viscosity sufficient to coat the material on an aluminum foil substrate. The material was then air dried for a few seconds to evaporate the acetone. After fully evaporating the acetone, the material was cured by exposure to an electron beam (50 Mrad). After the electron beam (EB) curing, the aluminum foil substrate was rotated, and then the binding property of the material to the aluminum foil substrate was observed. The material remained well bonded to the aluminum foil substrate.

実施例8   Example 8

実施例5においてUC−102及びイソボルニルアクリレートの混合物でコーティングしたLiMn及び炭素粒子に約40体積%のジメチルカーボネート電解質を混合して作製したコーティング材料をアルミ箔基板上に塗布し、約10ミル(0.25mm)の層を形成した。湿潤剤としての約40体積%のジメチルカーボネート電解質は、前記材料とアルミ箔基板との間の結合性を高めるために加えた。その後、前記材料を電子線(50Mrad)に曝露して硬化させた。前記材料は、電子線(EB)硬化前に、完全に乾燥していなかった。電子線(EB)硬化後、アルミ箔基板を回転させ、その後、前記混合物のアルミ箔基板への結合性を観察した。前記材料はアルミ箔基板に十分に結合したままだった。この結果より、前記湿潤剤電解質が、結合剤が硬化したときにアルミ箔と良好に結合するように結合剤とアルミ箔との間の結合性を高めることができることが実証された。前記湿潤剤電解質はアルミ箔に結合せず、前記ポリマーの一部にはならない。 In Example 5, a coating material prepared by mixing LiMn 2 O 4 coated with a mixture of UC-102 and isobornyl acrylate and carbon particles with about 40% by volume of dimethyl carbonate electrolyte was applied on an aluminum foil substrate. An approximately 10 mil (0.25 mm) layer was formed. About 40% by volume dimethyl carbonate electrolyte as a wetting agent was added to enhance the bond between the material and the aluminum foil substrate. The material was then cured by exposure to electron beam (50 Mrad). The material was not completely dry before electron beam (EB) curing. After the electron beam (EB) curing, the aluminum foil substrate was rotated, and then the binding property of the mixture to the aluminum foil substrate was observed. The material remained well bonded to the aluminum foil substrate. From this result, it was demonstrated that the wetting agent electrolyte can enhance the bondability between the binder and the aluminum foil so as to bond well with the aluminum foil when the binder is cured. The wetting agent electrolyte does not bind to the aluminum foil and does not become part of the polymer.

実施例6〜8に示すように、化学線/電子線による重合中に、結合剤、粒子及びアルミ箔基板の間の結合性を高めるためには、少量の湿潤剤が必要である。実施例8は、リチウムイオン電池に一般的に用いられる電解質物質を、前記粒子、結合剤及びアルミ箔基板の間の湿潤性を高めるための湿潤剤として使用することができることを示す。いくつかの電解質物質の親水性は、製造工程において湿度制御を必要とすることが知られている。   As shown in Examples 6-8, a small amount of wetting agent is required to enhance the bondability between the binder, particles and the aluminum foil substrate during actinic / electron beam polymerization. Example 8 shows that an electrolyte material commonly used in lithium ion batteries can be used as a wetting agent to enhance the wettability between the particles, binder and aluminum foil substrate. It is known that the hydrophilicity of some electrolyte materials requires humidity control in the manufacturing process.

実施例9   Example 9

90重量%のLiMnと、6重量%の結合剤コーティング組成物でコーティングされた4重量%の炭素粒子とを含む混合物を、磁気支援衝突コーティング技術を用いて調製した。前記結合剤コーティング組成物は、47重量%のUC−102(反応性液状ゴムオリゴマー)と、47重量%のイソボルニルアクリレートと、4重量%のEsacure KIP 100F光開始剤と、0.5重量%のIrgacure 819光開始剤と、1.5重量%のSilquest A-187結合剤とを含んでいる。このカソードコーティング材料を、5%酢酸溶液に10秒間浸漬して洗浄しておいた厚さ約26ミクロンのアルミ箔基板上に塗布し、平坦なナイフを使用して約26ミクロンの厚さ及び1インチの幅に広げた。コーティングされたアルミ箔をその後、2ローラジュエラーズプレス(two roller jeweler's press)に通して圧縮し、アルミ箔、固体粒子及び結合剤の間の接触性を高めた。その後、Miltec MP-400電源により駆動される400ワット/インチD bulb及びFusion 1250照射器下に2回通過させて、前記構造体を化学線(UV)に曝露した。前記ジュエラーズプレスにおける前記カソードコーティング材料の圧縮比を約10%ないし約40%にして、この工程を繰り返した。UV硬化後、アルミ箔基板を回転させ、その後、前記カソード粒子のアルミ箔基板への結合性を観察した。全ての場合において、前記カソード粒子のアルミ箔基板への結合は不十分であり、結合率は5%未満であった。また、前記カソード粒子同士の結合も不十分であり、結合率は10%未満であった。 A mixture comprising 90% by weight LiMn 2 O 4 and 4% by weight carbon particles coated with 6% by weight binder coating composition was prepared using a magnetically assisted collision coating technique. The binder coating composition comprises 47 wt% UC-102 (reactive liquid rubber oligomer), 47 wt% isobornyl acrylate, 4 wt% Esacure KIP 100F photoinitiator, 0.5 wt% % Irgacure 819 photoinitiator and 1.5 wt% Silquest A-187 binder. The cathode coating material was applied to an aluminum foil substrate of about 26 microns thickness that had been cleaned by immersion in a 5% acetic acid solution for 10 seconds, and a thickness of about 26 microns and 1 using a flat knife. Widened to inches wide. The coated aluminum foil was then compressed through a two roller jeweler's press to increase the contact between the aluminum foil, solid particles and binder. The structure was then exposed to actinic radiation (UV) by two passes under a 400 Watt / inch D bulb and Fusion 1250 irradiator driven by a Miltec MP-400 power supply. This process was repeated with the cathode coating material compression ratio in the jewelers press being about 10% to about 40%. After UV curing, the aluminum foil substrate was rotated, and then the binding properties of the cathode particles to the aluminum foil substrate were observed. In all cases, the cathode particles were not sufficiently bonded to the aluminum foil substrate, and the bonding rate was less than 5%. Further, the bonding between the cathode particles was insufficient, and the bonding rate was less than 10%.

実施例10   Example 10

90重量%のLiMnと、6重量%の結合剤コーティング組成物中に混合した4重量%の炭素粒子とを含む混合物を、磁気支援衝突コーティング技術を用いて調製した。前記結合剤コーティング組成物は、47重量%のUC−102と、47重量%のイソボルニルアクリレートと、4重量%のEsacure KIP 100F光開始剤と、0.5重量%のIrgacure 819光開始剤と、1.5重量%のSilquest A-187結合剤とを含んでいる。ビーカー内での単純な撹拌により、前記カソードコーティング材料を、湿潤剤としての約15重量%のイソプロピルアルコールと混合して混合物を調製した。前記混合物をアルミ箔基板上に塗布し、平坦なナイフを使用して約26ミクロンの厚さ及び1インチの幅に広げた。前記アルミ箔は、5%酢酸溶液に10秒間浸漬して洗浄しておいた。その後、Miltec MP-400電源により駆動される400ワット/インチD bulb及びFusion 1250照射器下に2回通過させて、前記コーティングされたアルミ箔を化学線(UV)に曝露した。ベルト速度は20フィート/分に設定した。ベルト速度を50フィート/分、100フィート/分、150フィート/分に設定してこの工程を繰り返した。UV硬化後、アルミ箔基板を回転させ、その後、結合性を観察した。20フィート/分、50フィート/分及び100フィート/分では、結合性が良好であった。150フィート/分では、結合性は一部の領域では良好であったが、他の領域では良好ではなかった。このことは、硬化速度は150フィート/分よりも遅い速度にする必要があることを示している。 90 wt% of LiMn 2 O 4, a mixture containing the 4 wt% were mixed in the binder coating composition of 6 wt% and carbon particles were prepared by using the magnetic support collision coating techniques. The binder coating composition comprises 47% by weight UC-102, 47% by weight isobornyl acrylate, 4% by weight Esacure KIP 100F photoinitiator, and 0.5% by weight Irgacure 819 photoinitiator. And 1.5 wt% Silquest A-187 binder. The mixture was prepared by mixing the cathode coating material with about 15 wt% isopropyl alcohol as a wetting agent by simple stirring in a beaker. The mixture was applied onto an aluminum foil substrate and spread using a flat knife to a thickness of about 26 microns and a width of 1 inch. The aluminum foil was washed by dipping in a 5% acetic acid solution for 10 seconds. The coated aluminum foil was then exposed to actinic radiation (UV) by two passes under a 400 Watt / inch D bulb and Fusion 1250 irradiator driven by a Miltec MP-400 power supply. The belt speed was set at 20 feet / minute. This process was repeated with belt speeds set at 50 ft / min, 100 ft / min and 150 ft / min. After UV curing, the aluminum foil substrate was rotated, and then the binding property was observed. The bondability was good at 20 ft / min, 50 ft / min and 100 ft / min. At 150 feet / minute, the bondability was good in some areas, but not good in other areas. This indicates that the cure rate needs to be slower than 150 feet / minute.

実施例11   Example 11

40重量%の炭素と60重量%の結合剤とを含む混合物を、標準的な700RPM撹拌器を使用して調製した。前記結合剤コーティング組成物は、47重量%のUC−102と、47重量%のイソボルニルアクリレートと、4重量%のEsacure KIP 100F光開始剤と、0.5重量%のIrgacure 819光開始剤と、1.5重量%のSilquest A-187結合剤とを含んでいる。この炭素結合剤混合物に、LiCoOと湿潤剤としてのイソプロピルアルコールとを、LiCoOの量を徐々に増やしながら混合し、7.5重量%の炭素結合剤混合物と、25重量%のイソプロピルアルコールと、67.5重量%のLiCoOとからなる最終混合物を調製した。前記混合物を、5%酢酸溶液に10秒間浸漬して洗浄しておいたアルミ箔基板上に塗布し、平坦なナイフを使用して約26ミクロンの厚さ及び1インチの幅に広げた。その後、Miltec MP-400電源により駆動される2つの400ワット/インチD bulb及びFusion 1250照射器を使用して、前記コーティングされたアルミ箔を化学線(UV)に曝露した。ベルト速度は50フィート/分に設定した。前記粒子同士の結合性及び前記粒子のアルミ箔基板への結合性は良好であった。UVランプチャンバーへの短時間の曝露によって、イソプロピルアルコール湿潤剤を完全に蒸発させた。ベルト速度を100フィート/分、150フィート/分、200フィート/分に設定した。前記コーティングされたアルミ箔を折り畳んだり広げたりして、前記コーティングの結合性を試験した。3つの硬化速度の全てにおいて結合性は良好であった。このことから、堆積を容易にするため及びコーティング硬化の工程速度を200フィート/分まで速める(すなわち、UVランプへの曝露を1秒未満にする)ために湿潤剤を含有しているUV硬化型結合剤混合物を使用することにより、炭素及び一般的な活性リチウムカソード材料の集電体への十分な結合性を達成することができることが実証された。 A mixture containing 40 wt% carbon and 60 wt% binder was prepared using a standard 700 RPM stirrer. The binder coating composition comprises 47% by weight UC-102, 47% by weight isobornyl acrylate, 4% by weight Esacure KIP 100F photoinitiator, and 0.5% by weight Irgacure 819 photoinitiator. And 1.5 wt% Silquest A-187 binder. To this carbon binder mixture, LiCoO 2 and isopropyl alcohol as a wetting agent are mixed while gradually increasing the amount of LiCoO 2 , and 7.5 wt% carbon binder mixture, 25 wt% isopropyl alcohol and A final mixture consisting of 67.5 wt% LiCoO 2 was prepared. The mixture was coated on a cleaned aluminum foil substrate by dipping in a 5% acetic acid solution for 10 seconds and spread to a thickness of about 26 microns and a width of 1 inch using a flat knife. The coated aluminum foil was then exposed to actinic radiation (UV) using two 400 Watt / inch D bulbs and a Fusion 1250 irradiator driven by a Miltec MP-400 power supply. The belt speed was set at 50 feet / minute. The bonding property between the particles and the bonding property of the particles to the aluminum foil substrate were good. The isopropyl alcohol wetting agent was completely evaporated by brief exposure to the UV lamp chamber. The belt speed was set at 100 feet / minute, 150 feet / minute, and 200 feet / minute. The coated aluminum foil was folded or unfolded to test the binding properties of the coating. Bonding was good at all three cure rates. From this, a UV curable type containing a wetting agent to facilitate deposition and to speed up the coating curing process rate to 200 feet / min (ie, less than 1 second exposure to a UV lamp) It has been demonstrated that sufficient binding of carbon and common active lithium cathode materials to current collectors can be achieved by using a binder mixture.

実施例12   Example 12

40重量%の炭素と60重量%の結合剤とを含む混合物を、標準的な700RPM撹拌器を用いて調製した。前記結合剤は、47重量%のCN301と、23.5重量%のイソボルニルアクリレートと、23.5重量%のSR-238 HDODAと、4.5重量%のSM303光開始剤と、1.5重量%のGenorad 51分散剤とを含んでいる。この炭素結合剤混合物に、LiCoOと湿潤剤としてのイソプロピルアルコールとを、LiCoOの量を徐々に増やしながら混合し、7.5重量%の炭素結合剤混合物と、25重量%のイソプロピルアルコールと、67.5重量%のLiCoOとからなる最終混合物を調製した。前記混合物を、5%酢酸溶液に10秒間浸漬して洗浄しておいたアルミ箔基板上に塗布し、平坦なナイフを使用して約26ミクロンの厚さ及び1インチの幅に広げた。その後、Miltec MP-400電源により駆動される2つの400ワット/インチD bulb及びFusion 1250照射器を使用して、前記コーティングされたアルミ箔を化学線(UV)に曝露した。ベルト速度は50フィート/分に設定した。前記粒子同士の結合性及び前記粒子のアルミ箔基板への結合性は良好であった。ベルト速度を100フィート/分、150フィート/分、200フィート/分に設定し、前記コーティングされたアルミ箔を折り畳んだり広げたりして、前記コーティングの結合性を試験した。全てにおいて結合性は良好であった。 A mixture containing 40 wt% carbon and 60 wt% binder was prepared using a standard 700 RPM stirrer. The binder comprises 47 wt.% CN301, 23.5 wt.% Isobornyl acrylate, 23.5 wt.% SR-238 HDODA, 4.5 wt.% SM303 photoinitiator, and 1. 5% by weight Genorad 51 dispersant. To this carbon binder mixture, LiCoO 2 and isopropyl alcohol as a wetting agent are mixed while gradually increasing the amount of LiCoO 2 , and 7.5 wt% carbon binder mixture, 25 wt% isopropyl alcohol and A final mixture consisting of 67.5 wt% LiCoO 2 was prepared. The mixture was coated on a cleaned aluminum foil substrate by dipping in a 5% acetic acid solution for 10 seconds and spread to a thickness of about 26 microns and a width of 1 inch using a flat knife. The coated aluminum foil was then exposed to actinic radiation (UV) using two 400 Watt / inch D bulbs and a Fusion 1250 irradiator driven by a Miltec MP-400 power supply. The belt speed was set at 50 feet / minute. The bonding property between the particles and the bonding property of the particles to the aluminum foil substrate were good. The coating speed was tested by setting the belt speed to 100 ft / min, 150 ft / min, 200 ft / min and folding or spreading the coated aluminum foil. In all, the binding was good.

実施例13   Example 13

40重量%の炭素と60重量%の結合剤とを含む混合物を、標準的な700RPM撹拌器を用いて調製した。前記結合剤は、47重量%のCN301と、47重量%のイソボルニルアクリレートと、4重量%のEsacure KIP 100F光開始剤と、0.5重量%のIrgacure 819光開始剤と、1.5重量%のSilquest A-187結合剤とを含んでいる。この炭素結合剤混合物に、LiCoOと湿潤剤としてのイソプロピルアルコールとを、LiCoOの量を徐々に増やしながら混合し、7.5重量%の炭素結合剤混合物と、25重量%のイソプロピルアルコールと、67.5重量%のLiCoOとからなる最終混合物を調製した。前記混合物を、5%酢酸溶液に10秒間浸漬して洗浄しておいたアルミ箔基板上に塗布し、平坦なナイフを使用して約26ミクロンの厚さ及び1インチの幅に広げた。その後、Miltec MP-400電源により駆動される2つの400ワット/インチD bulb及びFusion 1250照射器を使用して、前記コーティングされたアルミ箔を化学線(UV)に曝露した。ベルト速度を200フィート/分に設定し、前記コーティングされたアルミニウムを折り畳んだり広げたりして、前記コーティングの結合性を試験した。結合性は良好であった。その後、前記コーティングされたアルミニウムクーポンを、60%/40%のジメチル/エチレンカーボネート混合液に浸漬し、約60℃(140°F)で2週間放置した。2週間の試験期間後の重量増加は実質的にゼロであり、前記アルミニウムへの結合性及び前記粒子同士の結合性は良好であった。このことから、UV硬化型結合剤混合物を塗布し、200フィート/分の工程速度、すなわちUV光線への曝露時間が1秒未満の工程で硬化させて形成したカソードコーティングは、リチウムイオン電池の電解質環境に2週間曝した後でも、結合性及び物理的完全性が保たれることが実証された。 A mixture containing 40 wt% carbon and 60 wt% binder was prepared using a standard 700 RPM stirrer. The binder includes 47 wt% CN301, 47 wt% isobornyl acrylate, 4 wt% Esacure KIP 100F photoinitiator, 0.5 wt% Irgacure 819 photoinitiator, 1.5 wt% % By weight of Silquest A-187 binder. To this carbon binder mixture, LiCoO 2 and isopropyl alcohol as a wetting agent are mixed while gradually increasing the amount of LiCoO 2 , and 7.5 wt% carbon binder mixture, 25 wt% isopropyl alcohol and A final mixture consisting of 67.5 wt% LiCoO 2 was prepared. The mixture was coated on a cleaned aluminum foil substrate by dipping in a 5% acetic acid solution for 10 seconds and spread to a thickness of about 26 microns and a width of 1 inch using a flat knife. The coated aluminum foil was then exposed to actinic radiation (UV) using two 400 Watt / inch D bulbs and a Fusion 1250 irradiator driven by a Miltec MP-400 power supply. The coating speed was tested by setting the belt speed to 200 feet / minute and folding or spreading the coated aluminum. The bondability was good. The coated aluminum coupon was then immersed in a 60% / 40% dimethyl / ethylene carbonate mixture and left at about 60 ° C. (140 ° F.) for 2 weeks. The increase in weight after the test period of 2 weeks was substantially zero, and the bondability to the aluminum and the bondability between the particles were good. Thus, a cathode coating formed by applying a UV curable binder mixture and curing at a process rate of 200 ft / min, i.e. with a UV light exposure time of less than 1 second, is the electrolyte of a lithium ion battery. It has been demonstrated that binding and physical integrity are maintained even after two weeks of exposure to the environment.

実施例14   Example 14

40重量%の炭素と60重量%の結合剤とを含む混合物を、標準的な700RPM撹拌器を用いて調製した。前記結合剤は、47重量%のCN301と、23.5重量%のイソボルニルアクリレートと、23.5重量%のCD563 AHDODAと、4.5重量%のSM303光開始剤と、1.5重量%のGenorad 51分散剤とから構成されている。この炭素結合剤混合物に、LiCoOと湿潤剤としてのイソプロピルアルコールとを、LiCoOの量を徐々に増やしながら混合し、7.5重量%の炭素結合剤混合物と、25重量%のイソプロピルアルコールと、67.5重量%のLiCoOとからなる最終混合物を調製した。前記混合物を、5%酢酸溶液に10秒間浸漬して洗浄しておいたアルミ箔基板上に塗布し、平坦なナイフを使用して約26ミクロンの厚さ及び1インチの幅に広げた。その後、Miltec MP-400電源により駆動される2つの400ワット/インチD bulb及びFusion 1250照射器を使用して、前記コーティングされたアルミ箔を化学線(UV)に曝露した。ベルト速度を200フィート/分に設定し、前記コーティングされた前記アルミニウムを折り畳んだり広げたりして、前記コーティングの結合性を試験した。結合性は良好であった。その後、前記コーティングされたアルミニウムクーポンを、60%/40%のジメチル/エチレンカーボネートの混合液に浸漬し、約60℃(140°F)で2週間放置した。2週間の試験期間後の重量増加は実質的にゼロであり、前記アルミニウムへの結合性及び前記粒子同士の結合性は良好であった。 A mixture containing 40 wt% carbon and 60 wt% binder was prepared using a standard 700 RPM stirrer. The binder comprises 47 wt% CN301, 23.5 wt% isobornyl acrylate, 23.5 wt% CD563 AHDODA, 4.5 wt% SM303 photoinitiator, 1.5 wt% % Of Genorad 51 dispersant. To this carbon binder mixture, LiCoO 2 and isopropyl alcohol as a wetting agent are mixed while gradually increasing the amount of LiCoO 2 , and 7.5 wt% carbon binder mixture, 25 wt% isopropyl alcohol and A final mixture consisting of 67.5 wt% LiCoO 2 was prepared. The mixture was coated on a cleaned aluminum foil substrate by dipping in a 5% acetic acid solution for 10 seconds and spread to a thickness of about 26 microns and a width of 1 inch using a flat knife. The coated aluminum foil was then exposed to actinic radiation (UV) using two 400 Watt / inch D bulbs and a Fusion 1250 irradiator driven by a Miltec MP-400 power supply. The coating was tested for bondability by setting the belt speed to 200 feet / minute and folding or spreading the coated aluminum. The bondability was good. The coated aluminum coupon was then immersed in a 60% / 40% dimethyl / ethylene carbonate mixture and left at about 60 ° C. (140 ° F.) for 2 weeks. The increase in weight after the test period of 2 weeks was substantially zero, and the bondability to the aluminum and the bondability between the particles were good.

実施例15−17   Examples 15-17

複数サイクルを通じて十分に充電及び放電することができ、かつ例えばLiCoO及びLiMnなどの一般的な電極活性化合物を用いたリチウムイオン電池カソードにおいて一般的な性能を発揮することができるリチウムイオン電池カソードを、UV硬化型結合剤を使用して作製することができることを実証した。3つのサンプルを試験した。カソード集電体コーティング組成物を、下記の表2に示す。各サンプルは、約2インチ×6インチ、厚さ26ミクロンのアルミニウムシートに、結合剤混合物、炭素、リチウム化合物、及び湿潤剤としてのイソプロピルアルコールの組み合わせをコーティングしたものである。まず、テネシー州プレザントビュー所在のH・デューク・エンタープライゼス社(H. Duke Enterprises)から入手可能なD−10混合器を使用して、結合剤混合物及び炭素を互いに混合した。均一な混合物が得られるように、オクラホマ州オクラホマシティ所在のEXAKTテクノロジーズ社(EXAKT Technologies)から入手可能なEXAKT Model 80S スリーロールミル(Three Roll Mill)を使用してさらに混合した。下記の表2の「コーティング」の欄に示す比率で、結合剤混合物、炭素、リチウム化合物、及び湿潤剤としてのイソプロピルアルコールを互いに混合した。上記の成分の混合は、上述したD−10混合器を使用して行った。このようにして調製したコーティング混合物を、75ミクロンの厚さに設定されたマイクロメートル調整済みナイフエッジ塗布器を使用して、アルミニウムシート集電体に塗布した。前記コーティングされた集電体のサンプルを、2,600ワット/インチ、10インチ長さのD型UVランプ下で、表2に示す様々な速度で硬化させた。UV硬化工程の結果、炭素結合剤混合物とリチウム化合物だけが、下記の表2の「硬化したコーティング」の欄に示す比率で集電体上に残った。UV硬化ランプを通過した3つのサンプル全てが、炭素及びリチウム化合物粒子の集電体へのまたは前記粒子同士の良好な結合性を示した。75ミクロン厚さないし50ミクロン厚さのロールプレスで、3つのサンプルの全てをカレンダ処理した。電気化学試験のために、前記サンプルを米国エネルギー省のアルゴンヌ国立研究所へ送った。 Lithium ions that can be fully charged and discharged through multiple cycles and can exhibit general performance in lithium ion battery cathodes using common electrode active compounds such as LiCoO 2 and LiMn 2 O 4 It has been demonstrated that battery cathodes can be made using UV curable binders. Three samples were tested. The cathode current collector coating composition is shown in Table 2 below. Each sample is an approximately 2 inch x 6 inch, 26 micron thick aluminum sheet coated with a combination of binder mixture, carbon, lithium compound, and isopropyl alcohol as a wetting agent. First, the binder mixture and carbon were mixed together using a D-10 mixer available from H. Duke Enterprises, Pleasant View, Tennessee. Further mixing was achieved using an EXAKT Model 80S Three Roll Mill available from EXAKT Technologies, Oklahoma City, Oklahoma, so that a uniform mixture was obtained. The binder mixture, carbon, lithium compound, and isopropyl alcohol as a wetting agent were mixed with each other in the ratio shown in the “Coating” column of Table 2 below. The above components were mixed using the D-10 mixer described above. The coating mixture thus prepared was applied to an aluminum sheet current collector using a micrometer-adjusted knife edge applicator set to a thickness of 75 microns. Samples of the coated current collector were cured at various speeds shown in Table 2 under a 2,600 watt / inch, 10 inch long D-type UV lamp. As a result of the UV curing process, only the carbon binder mixture and the lithium compound remained on the current collector in the proportions shown in the “cured coating” column of Table 2 below. All three samples that passed through the UV curing lamp showed good binding of the carbon and lithium compound particles to the current collector or between the particles. All three samples were calendered with a 75 micron thick or 50 micron thick roll press. The samples were sent to the US Department of Energy Argonne National Laboratory for electrochemical testing.

アルゴンヌ国立研究所では、各サンプルから、2032コイン電池の直径と同一の直径の直径円形クーポンを切り取った。リチウム金属をアノードとして使用し、Celgard 2325(ノースカロライナ州シャーロット所在のセルガードLCC社(Celgard LCC)から入手可能なPP/PE/PP三層膜)をセパレータとして使用し、エチレンカーボネート:エチレンメチルカーボネート(重量比は3:7)中に含めた1.2モルのLiPFを電解質として使用して、UV硬化させたカソードから2032コイン形半電池を作製した。前記半電池をヘリウム充填グローブボックス内で組み立てた後、Maccor 4400電気化学試験装置を使用して電気化学充電/放電試験を行った。 At Argonne National Laboratory, a circular coupon with the same diameter as that of the 2032 coin cell was cut from each sample. Using lithium metal as the anode, Celgard 2325 (PP / PE / PP trilayer membrane available from Celgard LCC, Charlotte, NC) as the separator, ethylene carbonate: ethylene methyl carbonate (weight A 2032 coin-shaped half-cell was made from a UV cured cathode using 1.2 moles of LiPF 6 included in the ratio 3: 7) as the electrolyte. After the half cell was assembled in a helium filled glove box, an electrochemical charge / discharge test was performed using a Maccor 4400 electrochemical test apparatus.

Figure 2013507738
Figure 2013507738

Chitec Technology Corp.社(Taipei, Taiwan)製の光開始剤
Chitec Technology Corp.社(Taipei, Taiwan)製の光増感剤
Ciba Specialty Chemicals社(Tarrytown, NY)製のUV光開始剤
Sartomer Co.社(Exton, PA)製のイソボルニルアクリレート反応性希釈剤モノマー
Sartomer Co.社(Exton, PA)製のヘキサンジオールアクリレート反応性希釈剤モノマー
Sartomer Co.社(Exton, PA)製のポリブタジエンジメチルジメチルアクリレートオリゴマー
Rahn USA Corp社(Aurora, IL)製の分散剤
Chitec Technology Corp.社(Taipei, Taiwan)製の光開始剤
Sartomer Co.社(Exton, PA)製のアルコキシ化ヘキサンジオールジアクリレート反応性希釈剤モノマー
10Sigma-Aldrich Co社(St. Louis, MO)製の炭素粉末
11Sigma-Aldrich Co社(St. Louis, MO)製のリチウムコバルト酸化物
12Sigma-Aldrich Co社(St. Louis, MO)製のリチウムマグネシウム酸化物
13Chitec Technology Corp.社(Taipei, Taiwan)製の光開始剤
14Timcal Graphite and Carbon社(Westlake, Ohio)製のグラファイト
15Worldchem LTD社,(Hafei, Anhui, China)製のN−メチル−2−ピロリドン
1 Photoinitiator manufactured by Chitec Technology Corp. (Taipei, Taiwan)
2 Photosensitizer manufactured by Chitec Technology Corp. (Taipei, Taiwan)
3 UV photoinitiator from Ciba Specialty Chemicals (Tarrytown, NY)
4 Isobornyl acrylate reactive diluent monomer from Sartomer Co. (Exton, PA)
5 Hexanediol acrylate reactive diluent monomer from Sartomer Co. (Exton, PA)
6 Polybutadiene dimethyl dimethyl acrylate oligomer from Sartomer Co. (Exton, PA)
7 Dispersant from Rahn USA Corp. (Aurora, IL)
8 Photoinitiator from Chitec Technology Corp. (Taipei, Taiwan)
9 Alkoxylated hexanediol diacrylate reactive diluent monomer from Sartomer Co. (Exton, PA)
10 Carbon powder manufactured by Sigma-Aldrich Co (St. Louis, MO)
11 Lithium cobalt oxide from Sigma-Aldrich Co (St. Louis, MO)
12 Lithium magnesium oxide manufactured by Sigma-Aldrich Co (St. Louis, MO)
13 Photoinitiator from Chitec Technology Corp. (Taipei, Taiwan)
14 Graphite from Timcal Graphite and Carbon (Westlake, Ohio)
15 N-methyl-2-pyrrolidone from Worldchem LTD, (Hafei, Anhui, China)

実施例15、16及び17の初期充電及び放電の電気化学試験の結果を、図5、6及び7にそれぞれ示す。サンプル1は実施例15(図5)に相当し、サンプル2は実施例16(図6)に相当し、サンプル3は実施例17(図7)に相当する。サンプル1(実施例15)について、充電及び放電サイクルを繰り返した。サンプル1は、24ミリアンペア/グラムのC/5率で充電及び放電を行った。10サイクル後のサンプル1の充電容量は、初期充電容量の61%だった。   The results of the initial charge and discharge electrochemical tests of Examples 15, 16 and 17 are shown in FIGS. 5, 6 and 7, respectively. Sample 1 corresponds to Example 15 (FIG. 5), Sample 2 corresponds to Example 16 (FIG. 6), and Sample 3 corresponds to Example 17 (FIG. 7). For Sample 1 (Example 15), the charge and discharge cycles were repeated. Sample 1 was charged and discharged at a C / 5 rate of 24 milliamps / gram. The charge capacity of Sample 1 after 10 cycles was 61% of the initial charge capacity.

実施例15の組成物は、約7.4mg/cmの活性物質LiCoO/LiMnを含む。電流密度はC/5、24mA/gであり、カットオフ電圧は3.0〜4.3Vであった。充電容量は130mAh/gであり、放電容量は105mAh/gであった。 The composition of Example 15 contains about 7.4 mg / cm 2 of the active substance LiCoO 2 / LiMn 2 O 4 . The current density was C / 5, 24 mA / g, and the cut-off voltage was 3.0 to 4.3V. The charge capacity was 130 mAh / g and the discharge capacity was 105 mAh / g.

実施例16の組成物は、約5.2mg/cmの活性物質LiCoO/LiMnを含む。電流密度はC/5、24mA/gであり、カットオフ電圧は3.0〜4.3Vであった。充電容量は101mAh/gであり、放電容量は61mAh/gであった。 The composition of Example 16 contains about 5.2 mg / cm 2 of the active substance LiCoO 2 / LiMn 2 O 4 . The current density was C / 5, 24 mA / g, and the cut-off voltage was 3.0 to 4.3V. The charge capacity was 101 mAh / g and the discharge capacity was 61 mAh / g.

実施例17の組成物は、約5.2mg/cmの活性物質LiMnを含む。電流密度はC/5、24mA/gであり、カットオフ電圧は3.0〜4.3Vであった。充電容量は107mAh/gであり、放電容量は54mAh/gであった。 The composition of Example 17 contains about 5.2 mg / cm 2 of the active substance LiMn 2 O 4 . The current density was C / 5, 24 mA / g, and the cut-off voltage was 3.0 to 4.3V. The charge capacity was 107 mAh / g and the discharge capacity was 54 mAh / g.

実施例18   Example 18

本発明のUV硬化型結合剤を使用することにより、一般的なリチウムイオン電池電解質の存在下で完全性及び結合性を保つことができるリチウムイオン電池アノードコーティングを集電体上に形成することができることを実証した。本発明のUV硬化型結合剤混合物は、従来の混合技術を用いて、表2の「結合剤と炭素の混合物」の実施例18−19の欄に示す比率で調製した。従来の混合技術を用いて、グラファイトをUV硬化型結合剤に表2の「コーティング」の実施例18−19の欄に示す比率で加えて、アノードコーティング混合物を調製した。このようにして調製したコーティング混合物を、75ミクロンの厚さに設定されたマイクロメートル調整済みナイフエッジ塗布器を使用して銅箔集電体に塗布した後、Miltec MP-400電源により駆動される2つの400ワット/インチD bulb及びFusion 1250照射器を使用して200フィート/分の速度で化学線に曝露した。UV線への曝露中にイソプロピルアルコールは蒸発した。前記硬化させたコーティングをカレンダ処理して50ミクロンの厚さにした。硬化処理及びカレンダ処理後、前記コーティングされた集電体の2インチ×2インチのクーポンを、60%/40%のジメチル/エチレンカーボネートの混合溶液に浸漬し、約60℃(140°F)で1週間放置した。1週間の試験期間後の重量増加は実質的にゼロであり、銅への結合性及び前記粒子同士の結合性は良好であった。   By using the UV curable binder of the present invention, a lithium ion battery anode coating can be formed on the current collector that can maintain integrity and binding properties in the presence of a typical lithium ion battery electrolyte. We have demonstrated that we can do it. The UV curable binder mixture of the present invention was prepared using conventional mixing techniques at the ratios shown in Examples 18-19 of “Binder and Carbon Mixtures” in Table 2. Using conventional mixing techniques, an anode coating mixture was prepared by adding graphite to the UV curable binder in the proportions shown in Examples 18-19 of “Coating” in Table 2. The coating mixture thus prepared is applied to a copper foil current collector using a micrometer-adjusted knife edge applicator set to a thickness of 75 microns and then driven by a Miltec MP-400 power supply. Two 400 Watt / inch D bulbs and Fusion 1250 irradiators were used to expose to actinic radiation at a rate of 200 feet / minute. Isopropyl alcohol evaporated during exposure to UV radiation. The cured coating was calendered to a thickness of 50 microns. After curing and calendering, the coated current collector 2 inch x 2 inch coupon is dipped in a 60% / 40% dimethyl / ethylene carbonate mixed solution at about 60 ° C (140 ° F). Left for a week. The increase in weight after the test period of 1 week was substantially zero, and the bondability to copper and the bondability between the particles were good.

実施例19   Example 19

本発明のUV硬化型結合剤を使用することにより、一般的なEDLC電解質の存在下での完全性及び接着性を保つことができる電気二重層コンデンサ(EDLC)電極コーティングを集電体上に形成することができることを実証した。本発明のUV硬化型結合剤は、従来の混合技術を用いて、表2の「結合剤と炭素の混合物」の実施例18−19の欄に示す比率で調製した。従来の混合技術を用いて、グラファイトをUV硬化型結合剤に表2の「コーティング」の実施例18−19の欄に示す比率で加えて、電極コーティング混合物を調製した。このようにして調製したコーティング混合物を、75ミクロンの厚さに設定されたマイクロメートル調整済みのナイフエッジ塗布器を使用して銅箔集電体に塗布した後、Miltec MP-400電源により駆動される2つの400ワット/インチD bulb及びFusion 1250照射器を使用して200フィート/分の速度で化学線に曝露した。UV線への曝露中にイソプロピルアルコールは蒸発した。前記硬化させたコーティングをカレンダ処理して50ミクロンの厚さにした。硬化処理及びカレンダ処理後、前記コーティングされた集電体の2インチ×2インチのクーポンを60%/40%のジメチル/エチレンカーボネートの混合溶液に浸漬し、約60℃(140°F)で1週間放置した。1週間の試験期間後の重量増加は実質的にゼロであり、アルミニウムへの結合性及び前記粒子同士の結合性は良好であった。   By using the UV curable binder of the present invention, an electric double layer capacitor (EDLC) electrode coating that can maintain integrity and adhesion in the presence of a typical EDLC electrolyte is formed on the current collector Prove that you can. The UV curable binders of the present invention were prepared using conventional mixing techniques at the ratios shown in the Examples 18-19 column of “Binder and Carbon Mixtures” in Table 2. Using conventional mixing techniques, an electrode coating mixture was prepared by adding graphite to the UV curable binder in the ratios shown in Examples 18-19 of Table 2 under "Coating". The coating mixture thus prepared was applied to a copper foil current collector using a micrometer-adjusted knife-edge applicator set to a thickness of 75 microns and then driven by a Miltec MP-400 power supply. Were exposed to actinic radiation at a rate of 200 feet / minute using two 400 watt / inch D bulbs and a Fusion 1250 irradiator. Isopropyl alcohol evaporated during exposure to UV radiation. The cured coating was calendered to a thickness of 50 microns. After curing and calendering, the coated current collector 2 inch x 2 inch coupon is dipped in a 60% / 40% dimethyl / ethylene carbonate mixed solution and heated at about 60 ° C (140 ° F). Left for a week. The increase in weight after the test period of 1 week was substantially zero, and the bondability to aluminum and the bondability between the particles were good.

上述した説明は、現在においてベストモードと考えられているものを当業者が実施することを可能にするが、上記した実施形態、方法及び実施例の様々な変形、組み合わせ及び均等物が存在することを当業者は理解できるであろう。したがって、本発明は、上述した実施形態、方法、実施例に限定されるものではなく、添付された特許請求の範囲に含まれる全ての実施形態及び方法を包含することを意図している。   While the above description allows those skilled in the art to implement what is currently considered to be the best mode, there are various variations, combinations and equivalents of the above-described embodiments, methods and examples. Will be understood by those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments, methods, and examples described above, but is intended to encompass all embodiments and methods that fall within the scope of the appended claims.

Claims (18)

電極であって、
集電体と、該集電体の表面に結合されたポリマー層とを含み、
前記ポリマー層が、官能化ゴムポリマーから形成された架橋化マトリクス及び導電性粒状物質を含み、
前記架橋化マトリクスが、前記官能化ゴムポリマーに共有結合された化学線/電子線反応硬化型架橋剤を含むことを特徴とする電極。
An electrode,
A current collector and a polymer layer bonded to the surface of the current collector;
The polymer layer comprises a cross-linked matrix formed from a functionalized rubber polymer and a conductive particulate material;
An electrode, wherein the cross-linked matrix comprises an actinic / electron beam reaction curable cross-linking agent covalently bonded to the functionalized rubber polymer.
請求項1に記載の電極であって、
前記官能化ゴムポリマーが、イソプレン、ブタジエン、シクロペンタジエン、エチリデンノルボルネンまたはビニルノルボルネンのモノマー単位のうちの少なくとも1つ、あるいはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする電極。
The electrode according to claim 1,
The electrode, wherein the functionalized rubber polymer includes at least one of monomer units of isoprene, butadiene, cyclopentadiene, ethylidene norbornene, or vinyl norbornene, or a combination thereof.
請求項1または請求項2に記載の電極であって、
前記架橋剤が、前記官能化ゴムポリマーに、該ゴムポリマーのカルボキシ、アクリル、ビニル、ビニルエーテルまたはエポキシ反応性官能基を介して共有結合されていることを特徴とする電極。
The electrode according to claim 1 or 2, wherein
An electrode, wherein the cross-linking agent is covalently bonded to the functionalized rubber polymer via a carboxy, acrylic, vinyl, vinyl ether or epoxy-reactive functional group of the rubber polymer.
請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の電極であって、
前記官能化ゴムポリマーが、下記の化学式のいずれか1つで表されるバックボーンを有する(メタ)アクリル化ゴムポリマーであることを特徴とする電極。
(a)
Figure 2013507738
ただし、mは約100ないし約1500であり、nは1ないし約20である。
(b)
Figure 2013507738
ただし、mは約10ないし約1000であり、nは1ないし約20である。
(c)
Figure 2013507738
ただし、nは約5ないし約2000である。
An electrode according to any one of claims 1 to 3,
An electrode, wherein the functionalized rubber polymer is a (meth) acrylated rubber polymer having a backbone represented by any one of the following chemical formulas.
(A)
Figure 2013507738
However, m is about 100 to about 1500, and n is 1 to about 20.
(B)
Figure 2013507738
Where m is from about 10 to about 1000 and n is from 1 to about 20.
(C)
Figure 2013507738
However, n is about 5 to about 2000.
請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の電極であって、
前記粒状物質が、グラフェン、活性炭、グラファイト、低硫黄グラファイト、カーボンナノチューブまたはそれらの組み合わせ等の炭素を含むことを特徴とする電極。
The electrode according to any one of claims 1 to 4, wherein
The electrode, wherein the particulate material contains carbon such as graphene, activated carbon, graphite, low sulfur graphite, carbon nanotube, or a combination thereof.
請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の電極であって、
前記粒状物質が金属酸化物塩またはリチウム化合物を含むことを特徴とする電極。
An electrode according to any one of claims 1 to 5,
The electrode, wherein the particulate material contains a metal oxide salt or a lithium compound.
請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の電極であって、
当該電極に隣接して、第2の電極またはセパレータ等の追加的な層が設けられ、
前記追加的な層の1若しくは複数が随意的に電解質を含むことを特徴とする電極。
The electrode according to any one of claims 1 to 6,
Adjacent to the electrode, an additional layer such as a second electrode or separator is provided,
One or more of the additional layers optionally comprising an electrolyte.
請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の電極であって、
前記ポリマー層が約1ミクロンないし約500ミクロンの厚さを有することを特徴とする電極。
The electrode according to any one of claims 1 to 7,
The electrode wherein the polymer layer has a thickness of about 1 micron to about 500 microns.
請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の電極を含む、リチウムイオン電池等の電池。   A battery, such as a lithium ion battery, comprising the electrode according to any one of claims 1 to 8. 請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の電極を含む電気二重層コンデンサ。   An electric double layer capacitor comprising the electrode according to any one of claims 1 to 8. 電極の作製方法であって、
官能化ゴムポリマー及び、化学線または電子線に曝露したときに共有結合を形成することができる架橋剤を含み、かつ約20パスカル秒未満あるいは約10パスカル秒未満の溶融粘度を有する結合剤コーティング組成物を電極粒状物質と混合して混合物を調製するステップと、
前記混合物を集電体の表面に塗布して混合物層を形成するステップと、
前記混合物層を化学線または電子線に曝露し、それにより前記官能化ゴムポリマーを架橋結合させるステップとを含む方法。
A method for producing an electrode, comprising:
A binder coating composition comprising a functionalized rubber polymer and a crosslinker capable of forming a covalent bond when exposed to actinic or electron radiation and having a melt viscosity of less than about 20 Pascal seconds or less than about 10 Pascal seconds Mixing the material with the electrode particulate material to prepare a mixture;
Applying the mixture to a surface of a current collector to form a mixture layer;
Exposing the mixture layer to actinic or electron beams, thereby cross-linking the functionalized rubber polymer.
請求項11に記載の方法であって、
前記結合剤コーティング組成物が、前記官能化ゴムポリマーを該組成物の約20重量%ないし100重量%の量で含有することを特徴とする方法。
The method of claim 11, comprising:
The method wherein the binder coating composition contains the functionalized rubber polymer in an amount of about 20% to 100% by weight of the composition.
請求項11または請求項12に記載の方法であって、
前記結合剤コーティング組成物が、反応性希釈剤、湿潤剤及び光開始剤のうちの1若しくは複数をさらに含むことを特徴とする方法。
13. A method according to claim 11 or claim 12, comprising:
The method wherein the binder coating composition further comprises one or more of a reactive diluent, a wetting agent and a photoinitiator.
請求項11ないし請求項13のいずれか一項に記載の方法であって、
前記架橋剤が反応性希釈剤であることを特徴とする方法。
A method according to any one of claims 11 to 13, comprising
A method wherein the cross-linking agent is a reactive diluent.
請求項11ないし請求項14のいずれか一項に記載の方法であって、
前記電極粒状物質が、炭素、金属酸化物またはリチウム化合物を含むことを特徴とする方法。
15. A method according to any one of claims 11 to 14, comprising
The electrode particulate material comprises carbon, metal oxide or lithium compound.
請求項11ないし請求項15のいずれか一項に記載の方法であって、
前記官能化ゴムポリマー及び前記電極粒状物質を粉砕するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
A method according to any one of claims 11 to 15, comprising
The method further comprising grinding the functionalized rubber polymer and the electrode particulate material.
請求項11ないし請求項16のいずれか一項に記載の方法であって、
前記電極に第2の電極を積層配置するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
A method according to any one of claims 11 to 16, comprising
The method further includes the step of stacking a second electrode on the electrode.
請求項11ないし請求項17のいずれか一項に記載の方法であって、
前記第1の電極と前記第2の電極との間にセパレータを配置するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
A method according to any one of claims 11 to 17, comprising
The method further comprising disposing a separator between the first electrode and the second electrode.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016523434A (en) * 2013-06-24 2016-08-08 インスティテュト ポリテクニック ド グルノーブル Printing or spray deposition methods for production of lithium ion batteries and preparation of flexible electrodes with supports
JP2016524791A (en) * 2013-05-17 2016-08-18 ミルテック・コーポレーション Actinic and electron beam curable water based electrode binders and electrodes incorporating the binders
JP2017017299A (en) * 2015-04-23 2017-01-19 株式会社ジェイテクト Lithium ion capacitor

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9053870B2 (en) * 2010-08-02 2015-06-09 Nanotek Instruments, Inc. Supercapacitor with a meso-porous nano graphene electrode
KR101191626B1 (en) * 2011-06-03 2012-10-17 삼성에스디아이 주식회사 Andoe active material and rechargeable lithium battery including the same
JP2013120736A (en) * 2011-12-08 2013-06-17 Sony Corp Electrode, battery, battery pack, electronic apparatus, electric vehicle, power storage device, and power system
JP6183036B2 (en) * 2012-08-06 2017-08-23 東亞合成株式会社 Method for producing metal substrate having insulating cured film
JP2014051654A (en) * 2012-08-06 2014-03-20 Toagosei Co Ltd Active energy ray-curable coating agent composition
WO2014024826A1 (en) * 2012-08-06 2014-02-13 東亞合成株式会社 Active energy ray-curable coating composition
WO2014112337A1 (en) * 2013-01-15 2014-07-24 学校法人 芝浦工業大学 Dielectric material and electrochemical element using same
KR102145646B1 (en) * 2013-02-26 2020-08-18 주식회사 발카 Method for producing activated carbon sheet and method for improving impregnation of activated carbon sheet with electrolyte solution
CN103236515B (en) * 2013-04-07 2015-11-25 力柏时代锂动力科技(北京)有限公司 Pole-piece manufacturing equipment and pole piece manufacture method
US10170747B2 (en) * 2013-06-14 2019-01-01 Ford Global Technologies, Llc Treated current collector foil
US9595398B2 (en) 2013-08-30 2017-03-14 Corning Incorporated Low resistance ultracapacitor electrode and manufacturing method thereof
US9680143B2 (en) 2013-10-18 2017-06-13 Miltec Uv International Llc Polymer-bound ceramic particle battery separator coating
DE102014203218A1 (en) * 2014-02-24 2015-08-27 Robert Bosch Gmbh SEI image-retarding anode material additive
US10818900B2 (en) 2014-07-18 2020-10-27 Miltec UV International, LLC UV or EB cured polymer-bonded ceramic particle lithium secondary battery separators, method for the production thereof
KR101900529B1 (en) * 2014-09-16 2018-09-20 주식회사 엘지화학 Adhesive composition for touch screen panel, optical adhesive film and touch screen panel
US10263246B2 (en) 2014-11-20 2019-04-16 Ut-Battelle, Llc Lithiated and passivated lithium ion battery anodes
CN104485449B (en) * 2014-12-31 2017-02-01 东莞市丰邦新能源科技有限公司 Preparation method of polymer coated sulfur composite for lithium-sulphur battery anode
US9720299B1 (en) * 2015-01-12 2017-08-01 Kinestral Technologies, Inc. Electrochromic multi-layer devices with cross-linked ion conducting polymer
US10892160B2 (en) 2015-02-26 2021-01-12 Dynamic Solar Systems Ag Method for producing electrotechnical thin layers at room temperature, and electrotechnical thin layer
DE102016002213A1 (en) 2015-02-26 2016-11-03 Dynamic Solar Systems Ag PV layer sequence obtained by a room temperature method and room temperature method for producing a PV layer sequence
RU2731839C2 (en) * 2015-02-26 2020-09-08 Дайнемик Солар Системс Аг Method of producing electrotechnical thin films at room temperature, use thereof and heating system based on thin films obtained using said method
WO2016160703A1 (en) 2015-03-27 2016-10-06 Harrup Mason K All-inorganic solvents for electrolytes
JP2018534392A (en) * 2015-10-02 2018-11-22 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Actinic radiation initiated epoxy adhesive and articles made therefrom
CN106299380B (en) * 2016-08-24 2019-11-01 合肥国轩高科动力能源有限公司 A kind of ultraviolet light solidification carbon-coated aluminum foils collector and preparation method
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
US10854930B2 (en) 2016-10-07 2020-12-01 The Regents Of The University Of Michigan Stabilization coatings for solid state batteries
CN110546786B (en) * 2017-04-27 2023-02-17 松下知识产权经营株式会社 Secondary battery
US11289689B2 (en) * 2017-05-01 2022-03-29 Utbattele, Llc Method of solvent-free manufacturing of composite electrodes incorporating radiation curable binders
CN108550835B (en) * 2018-06-01 2021-01-01 浙江大学山东工业技术研究院 Lithium iron phosphate/gel electrolyte composite positive electrode material and preparation method thereof, and solid-state lithium battery and preparation method thereof
DE102018216315A1 (en) * 2018-09-25 2020-03-26 Robert Bosch Gmbh Method of manufacturing an electrode unit for a battery cell and battery cell
CN114628637B (en) * 2021-12-15 2023-08-04 杭州华宏通信设备有限公司 Preparation method of high-conductivity lithium iron phosphate positive plate

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08124560A (en) * 1994-10-21 1996-05-17 Dainippon Printing Co Ltd Manufacture of plate for nonaqueous electrolytic secondary battery
JPH11167921A (en) * 1997-12-02 1999-06-22 Nippon Zeon Co Ltd Binder for battery, slurry for battery electrode, electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
JPH11260370A (en) * 1998-01-15 1999-09-24 Alcatel Cit Non-sintered nickel electrode
JP2003192750A (en) * 2001-12-26 2003-07-09 Kuraray Co Ltd Ultraviolet curing resin composition
JP2005060465A (en) * 2003-08-08 2005-03-10 Bridgestone Corp Photocurable sealant composition and seal layer-attached member using the same
JP2006036947A (en) * 2004-07-28 2006-02-09 Three Bond Co Ltd Radiation curable composition

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4218349A (en) * 1978-12-19 1980-08-19 Kuraray Co., Ltd. Rubber composition
GB2123018B (en) * 1982-06-17 1986-02-05 Evode Ltd Liquid polybutadiene containing adhesive sealant compositions
EP0476224A1 (en) 1990-08-21 1992-03-25 Ricon Resins, Inc. Adhesive rubber compositions
US5521248A (en) * 1990-08-21 1996-05-28 Ricon Resins, Inc. Flowable adhesive elastomeric compositions
EP0633618B1 (en) 1992-12-25 2000-03-22 TDK Corporation Lithium secondary cell
US5429891A (en) * 1993-03-05 1995-07-04 Bell Communications Research, Inc. Crosslinked hybrid electrolyte film and methods of making and using the same
US5512214A (en) * 1993-03-30 1996-04-30 Koksbang; Rene Lithium battery electrode compositions
EP0662728B1 (en) 1993-12-29 1998-04-29 TDK Corporation Lithium secondary cell
WO1995029509A1 (en) 1994-04-20 1995-11-02 Valence Technology, Inc. Method for producing low porosity electrode
US6743876B2 (en) * 1997-02-28 2004-06-01 Atofina Chemicals, Inc. Copolymers of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene having reduced extractable content and improved solution clarity
JPH11250916A (en) * 1998-02-26 1999-09-17 Nippon Zeon Co Ltd Material for covering current collector, current collector, electrode for lithium ion secondary battery, its manufacture, and battery
WO1999063609A1 (en) 1998-06-02 1999-12-09 Ultralife Batteries, Inc. Cross-linked polymeric components of rechargeable solid lithium batteries and methods for making same
DE19850826A1 (en) * 1998-11-04 2000-05-11 Basf Ag Composite bodies suitable as separators in electrochemical cells
US6824874B1 (en) * 2000-08-23 2004-11-30 Dana Corporation Insulator and seal for fuel cell assemblies
CN100414765C (en) * 2000-09-05 2008-08-27 三星Sdi株式会社 Lithium cell
US7387851B2 (en) * 2001-07-27 2008-06-17 A123 Systems, Inc. Self-organizing battery structure with electrode particles that exert a repelling force on the opposite electrode
US6602766B2 (en) 2000-12-07 2003-08-05 Aem, Inc. Ultraviolet/electron beam forming process for multi-layer electronic components and products thereof
JP4619000B2 (en) * 2001-07-27 2011-01-26 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー Battery structure, self-organizing structure, and related method
JP4116784B2 (en) * 2001-11-08 2008-07-09 大日本印刷株式会社 Negative electrode coating composition, negative electrode plate, method for producing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
KR101209358B1 (en) * 2001-12-21 2012-12-07 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 Conductive lithium storage electrode
US7189477B2 (en) * 2003-04-10 2007-03-13 Sion Power Corporation Low temperature electrochemical cells
JP2005044681A (en) 2003-07-24 2005-02-17 Nippon Synthetic Chem Ind Co Ltd:The Binder composition for lithium secondary battery electrode, electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery and manufacturing method thereof
US7754382B2 (en) * 2003-07-30 2010-07-13 Tdk Corporation Electrochemical capacitor having at least one electrode including composite particles
CA2534155C (en) * 2003-08-01 2012-10-02 Avestor Limited Partnership Cathode material for polymer batteries and method of preparing same
EP1791199B1 (en) * 2004-07-20 2012-12-26 Mitsubishi Chemical Corporation Negative electrode material for lithium secondary battery, method for producing same, negative electrode for lithium secondary battery using same and lithium secondary battery
US20060198963A1 (en) * 2005-03-03 2006-09-07 Dimitry Chernyshov Process for the production of a coating layer on three-dimensional shaped substrates with radiation-curable coating compositions
KR101011084B1 (en) 2005-03-11 2011-01-25 후지쯔 가부시끼가이샤 Heat absorption member, cooling device, and electronic apparatus
JP2008098142A (en) * 2006-09-14 2008-04-24 Nissan Motor Co Ltd Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same
JP2008300234A (en) * 2007-05-31 2008-12-11 Fuji Heavy Ind Ltd Manufacturing method of electrode material, electrode material, and nonaqueous electrolyte secondary battery
US20090017323A1 (en) * 2007-07-13 2009-01-15 3M Innovative Properties Company Layered body and method for manufacturing thin substrate using the layered body

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08124560A (en) * 1994-10-21 1996-05-17 Dainippon Printing Co Ltd Manufacture of plate for nonaqueous electrolytic secondary battery
JPH11167921A (en) * 1997-12-02 1999-06-22 Nippon Zeon Co Ltd Binder for battery, slurry for battery electrode, electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
JPH11260370A (en) * 1998-01-15 1999-09-24 Alcatel Cit Non-sintered nickel electrode
JP2003192750A (en) * 2001-12-26 2003-07-09 Kuraray Co Ltd Ultraviolet curing resin composition
JP2005060465A (en) * 2003-08-08 2005-03-10 Bridgestone Corp Photocurable sealant composition and seal layer-attached member using the same
JP2006036947A (en) * 2004-07-28 2006-02-09 Three Bond Co Ltd Radiation curable composition

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016524791A (en) * 2013-05-17 2016-08-18 ミルテック・コーポレーション Actinic and electron beam curable water based electrode binders and electrodes incorporating the binders
JP2020098798A (en) * 2013-05-17 2020-06-25 ミルテック・コーポレーション Actinic radiation, electrode binder having water of electron beam curability as base, and electrode assembling the binder
JP2016523434A (en) * 2013-06-24 2016-08-08 インスティテュト ポリテクニック ド グルノーブル Printing or spray deposition methods for production of lithium ion batteries and preparation of flexible electrodes with supports
JP2017017299A (en) * 2015-04-23 2017-01-19 株式会社ジェイテクト Lithium ion capacitor
JP2020074476A (en) * 2015-04-23 2020-05-14 株式会社ジェイテクト Lithium ion capacitor
JP2020074477A (en) * 2015-04-23 2020-05-14 株式会社ジェイテクト Lithium ion capacitor
JP2022034033A (en) * 2015-04-23 2022-03-02 株式会社ジェイテクト Lithium ion capacitor
JP7103376B2 (en) 2015-04-23 2022-07-20 株式会社ジェイテクト Lithium ion capacitor

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